新闻及香港科大故事

香港科技大学（科大）的工程研究人员和生物学家携手展开跨学科研究，成功揭示了一种脊髓神经损伤的保护机制，为开发治疗方案带来曙光，有望造福全球逾千万患者。 脊髓损伤可造成严重后果，例如终身瘫痪，但科学界至今尚未全面了解它的机理，因此未能找到有效的治疗方法。长期以来，由于缺乏适当的活体成像技术，科学家无法精确地观察研究脊髓内未受干扰的细胞生物过程。 为了克服这一困难，科大工学院电子及计算机工程学系瞿佳男教授与理学院生命科学部刘凯教授组成了跨学科团队。他们结合多模态显微成像技术和光学清除技术，成功实现微创活体成像，并由此发现小胶质细胞在脊髓轴突损伤后，会发挥一种特殊功能，并有效阻止轴突退化。 小胶质细胞是中枢神经系统里最为主要的长驻免疫细胞。它们对大脑发育、稳定体内环境和神经系统疾病均有重要影响。科学界近年的研究显示，无论在神经新生、突触可塑性或神经退化等过程中，小胶质细胞与神经元之间都有重要的相互作用。 刘凯教授介绍说：「这项研究采用了瞿教授实验室所开发的先进活体多模态显微成像技术和光学清除技术，在国际上首次展示了自然生理条件下脊髓中胶质细胞与节点的相互作用。」 他续指：「在单一脊髓轴突损伤的急性阶段，我们发现小胶质细胞原来对神经具有关键的保护功效。研究结果也解释了小胶质细胞与轴突之间的通讯机制，为开发有效治疗策略提供了新的靶点。」 团队证实了在脊髓中，小胶质细胞能与髓鞘轴突的郎氏结（nodes of Ranvier）建立直接接触，并在轴突损伤后，表现出显著的神经保护包裹行为。这种保护机制依赖于P2Y12受体的功能，突显出神经元与胶质细胞之间一种新的相互作用，能够防止急性轴突退化扩散至节点之外。

随着AI研究的算力需求和电力用量不断攀升，香港科技大学（科大）为实现可持续发展，率先于校内科研运算设施引进全港最大规模的浸没式液冷却系统，有效降低超过80%的冷却耗电量之余，亦为电脑提供了一个更理想的低温操作环境，提升其运算性能。 科研工作，特别是分析大数据及执行复杂算法等，需要高效能的运算设备（HPC）。 然而，这类服务器的耗电量高，并会产生大量热力，阻碍发挥运算效能。 作为AI研究的领航者，科大近日成为本港首间引入浸没式液冷却技术的大学，以解决此问题。 大学首阶段安装的八个浸没式冷却水箱，可容纳约280台中央处理器（CPU）和图形处理器（GPU），而大学预计于2026年落成、楼高八层的高性能数据中心，亦将采用液冷技术。 随着运算能力的提升，原本耗时数日的数据分析工作，现可缩短至数小时内完成。 这将有利大学从事更多包括疫苗开发、个性化医学、癌症基因组学、天体物理学模型构建以及材料科学等需要高效大数据分析的研究工作。 由于新的液冷却技术能有效降低耗电量，科大预计每年可避免排放900吨的二氧化碳，较传统机柜式系统减少碳排放达量45%，每年节省近港币三百万元电费，同时令效能功耗比（performance per watt）提升10%。 此外，新技术所采用的冷却液寿命长达十年或以上，并且属非腐蚀性兼可生物降解的材料，大大减少对环境的影响。

HKUST Dean of Engineering Prof. Hong K. LO and his team have developed an award-winning smart traffic control plan to mitigate the notorious congestion in Kwun Tong District, Hong Kong. And they have a broader vision to share in this story.

在国家自然资源部大洋事务管理局（大洋局）的全力支持下，香港科技大学（科大）今天为中国科研考察船「深海一号」和「蛟龙号」首次访港举行欢迎仪式，庆祝「蛟龙号」载人潜水器于西太平洋完成首个由国家支持的国际深海科研考察航次。这个由科大参与领导的「数字化深海典型生境」大科学计划，有多国科学家参与，旨在了解该海域的深海典型生态、物种多样性及矿产资源，为联合国「海洋科学促进可持续发展十年计划」（海洋十年） 大科学计划之一。 多名内地及香港官员、立法会议员、中小学生代表与不同界别人士，今早齐集尖沙咀海运码头， 迎接「深海一号」和「蛟龙号」抵港。香港特区政府政务司副司长卓永兴、全国人大常委兼立法会议员李慧琼、科大校长叶玉如教授、中国银行（香港）副总裁兼风险总监徐海峰、多名特区政府官员及立法会议员，与一众来自内地的嘉宾，包括中国大洋事务管理局局长邬长斌、副局长唐冬梅、国家深海基地管理中心的高级官员，一同出席由科大安排的欢迎仪式，并登船参观及听取科研人员汇报科研考察成果。 香港特区政府政务司副司长卓永兴代表香港热烈欢迎深海一号携蛟龙号首次访港，他说：「在香港特区各界积极准备迎接新中国成立75周年之际，这一次访问不仅标志着国家在载人深潜科考技术的重大进步，也充分体现了中央政府对香港海洋科研发展及生态保育的关心和支持。我希望香港社会各界好好把握是次机会，深入了解海洋科学的发展。我亦希望是次活动能够启发更多香港年青人投身于深海研究，及积极参与国际深海大科学计划，为实践海洋命运共同体、构建美好的地球家园贡献力量。」

香港科技大学（科大）工学院的团队研发出一种新型工艺技术，可克服传统积层制造技术（即3D打印技术）的局限，令制造具有复杂三维构型的多孔陶瓷材料更简易快捷，有望革新多种陶瓷材料的设计与加工技术，并广泛应用于能源、电子和生物医学等多个领域的产品上，例如机械人、太阳能电池、传感器、电池电极和杀菌设备等。 多孔陶瓷是一种应用广泛的陶瓷材料，性能稳定、具耐冲蚀性、使用寿命长。为研究有效制造这种物料的方法，科大机械及航空航天工程学系副教授杨征保带领团队采用「表面张力辅助两步法」（STATS）设计了一种加工策略，仅需两个步骤，包括利用积层制造技术制备有机骨架，以建立基本构型，然后再把所需成分的前驱体溶液注入该骨架中，便可制造出多孔陶瓷。 这种方法最大的挑战在于如何有效控制液体的几何形状。为了达致预期效果，团队借助了一种在大自然四处可找到的现象——表面张力。由于表面张力可将流体聚集并固定在骨架中，研究人员遂利用这一特性，把前驱体溶液收集于多孔骨架内，最终成功控制液体的几何形状，并制造出高精度的多孔陶瓷。 针对由单元格和单元列构成的骨架，研究团队进一步从理论和实验两方面探讨了它们的几何参数，以指导不同排列组合的三维流体界面创建。经过烘干处理和高温烧结后，团队制备出各种复杂构型的多孔陶瓷。这种工艺将成分匹配从结构成型分离出来，通过可编程制造，能够生成不同单元尺寸、几何形状、相对密度、三维结构和组成成分的多孔陶瓷。该STATS方法不仅能够制备刚玉（Al2O3）等结构陶瓷，还可用于制备二氧化钛（TiO2）、铁酸铋（BiFeO3）、钛酸钡（BaTiO3）等各种功能陶瓷产品。 为了验证新工艺的优越性，团队选择了多孔压电陶瓷作为研究对象，测试它的压电性能。结果显示，由于原始浆料中的有机成分显著减少，这种STATS制造工艺能有效减少陶瓷中的微孔，同时提高局部致密性。对于整体呈多孔而局部致密的压电陶瓷，其优势尤为显著，即使在整体孔隙率非常高（> 90%）的情况下，仍能达到相对较高的压电常数d33（~ 200 pC N-1）。

氯二甲酚是一种在全球广泛应用的消毒剂，然而由于其相对较高的化学稳定性，加上被大规模使用，已证实对水中的生态系统构成了威胁。 香港科技大学（科大）工学院近日发现了一种极具潜力的消毒剂，名为「2,6-二氯苯醌」，有望成为取代氯二甲酚的替代品。 这种化合物不仅能更有效地对抗某些细菌、真菌和病毒，还能在受纳水体中迅速降解并去除毒性。  这项突破性的研究由科大土木及环境工程学系的张相如教授领导。 张教授研究消毒副产物多年，疫情期间，他注意到氯二甲酚的结构与其团队以前发现的卤代酚类消毒副产物相似，而某些卤代酚类消毒副产物能够在阳光照射下迅速降解。  团队受部分卤代酚类消毒副产物的结构特性和降解性质所启发，设法从消毒副产物中筛选出一种能够在受纳水体中快速降解并去除毒性的高效广谱消毒剂。 团队研究人员测试了10种消毒副产物在灭活不同病原体时的功效，当中包括大肠杆菌（一种有机会驱动结直肠癌的常见细菌）、金黄葡萄球菌（细菌）、白色念珠菌（真菌）以及噬菌体MS2（病毒）。 他们发现2,6-二氯苯醌在灭活细菌、真菌和病毒的功效比氯二甲酚高出9至22倍。  此外，即使在没有阳光照射的环境下，2,6-二氯苯醌也能在受纳海水中通过水解途径迅速降解，因此可以快速减低对海洋生态食物链最底端的环节动物胚胎所造成的发育毒性。 2,6-二氯苯醌被排放入海水两天后显示，其发育毒性较氯二甲酚低31倍。      张教授阐释说：「与氯二甲酚相比较，我们这项研究所筛选出来的消毒剂具有更强的灭菌和灭病毒活性，即使在黑暗环境中，其浓度和发育毒性也能在海水中迅速降低。」 他强调，我们迫切需要寻找既环保又高效的消毒剂，尤其自2019冠状病毒病大流行以来，这项需求变得更加明显。 「在水环境的样本检测时，会经常检测到氯二甲酚，例如在香港的河水样本中，其最高浓度已达到每升10.6微克的水平。 毒理学研究已发现氯二甲酚对水生生物的不良影响，包括内分泌干扰、胚胎死亡和畸形发育。 以虹鳟鱼为例，若长期暴露于环境浓度下的氯二甲酚（每升4.2微克），可导致基因调控和形态变化。」 

香港科技大学（科大）工学院的研究团队研发出创新磁力驱动平台，仅需一个步骤，便可制作类似精子结构（类精子）的微型机械人，在精准药物输送应用上具备优秀的活动能力和高效性能。 团队突破传统微流控装置无法处理精密3D结构的限制，成功简化这些微型机械人的制作过程，有望将这项技术更广泛地应用于生物医学领域。  这种类精子「微型机械人（又称为微游动器）」主要用作在人体内复杂的环境穿梭，帮助精准药物输送及微创手术。 与传统的微流控技术相比，类精子微型机械人在液体环境的游动效率较高，但要大量制造，并实现高效驱动和可控药物释放一直是个难题。  科大电子及计算机工程学系副教授申亚京领导的研究团队受鳐鱼精子的活动机制所启发，开发出一部利用外在磁场驱动的漩涡湍流辅助微流控（VTAM）平台，能以一步到位的方法制成类精子微型机械人。 这些新设计的类精子微游动器具有可控制推进的灵活尾部及有效载药的核壳头部，成功在不同黏度的流体环境中达至高效推进。  申教授表示：「VTAM平台成功以便捷的方法制造复杂的3D多形态结构，实现传统层流设备无法做到的技术。 为了实践应用，我们致力进一步优化制造过程，以确保微游动器的一致性和稳定性。 我们亦期望能进行体内测试，验证这些微游动器在临床环境中的实际效果。 」 团队研发的突破性VTAM平台结合了传统十字形微流控芯片和旋转磁力搅拌器所形成的漩涡容器。 微流控芯片产生的磁性藻酸盐液滴，通过毛细管转移到氯化钙溶液漩涡容器。 这些液滴在漩涡流的作用下爆裂，令其内部的磁性藻酸盐溶液暴露，并被漩涡流抽出，形成类精子的不对称结构。 在抽出尾部后，由于与氯化钙溶液中的钙离子发生交联反应，微游动器便能在几毫秒内凝固成形。 通过此方法制成的微游动器具有可生物降解的核壳头部和柔软尾部，其形态亦可透过涡流转速和溶液浓度进行调节。 

香港科技大学（科大）物理系刘军伟教授与上海交通大学（上海交大）贾金锋教授和李耀义教授领导的合作研究团队在拓扑晶体绝缘体碲化锯的超导涡旋上发现了一种新的马约拉纳零能模（Majorana zero modes，MZMs），同时研究出利用晶体对称性调控MZMs间的杂化方法。 这项最新发现开辟了实现容错量子计算机的新途径，研究结果发表在《自然》期刊*上。 MZMs是超导体中的零能量的、拓扑非平庸的准粒子，其粒子编织方式是非阿贝尔的，即是即使交换次数相同，以不同次序交换粒子，也会产生不同的量子态（图2a）。 这特性与电子和光子等一般粒子截然不同，因为一般粒子的量子态和交换的次序无关（图2b）。 MZMs的这项扭结编织特性可以保护MZMs免受局域的干扰，所以它们是实现容错量子运算的理想平台。 虽然近年科学家发展出人工制造拓扑超导体的方法，但由于在实验室中实现MZMs编织所需特定磁场，又难似控制对MZMs之间的杂化，而这些实验中的MZMs相距亦甚远，一直无法成功耦合MZMs。 科大的理论研究团队和上海交大的实验团队合作，利用制备拓扑材料、以扫瞄穿隧显微镜测量和大规模数值模拟的丰富经验，研究出崭新方法来耦合MZMs，突破过往实验的瓶颈。 他们在碲化锯中发现了一种受晶体对称性保护的MZMs，首次证实了多个MZMs能同时存在于同一超导涡旋中; 在不涉及远距离移动MZMs和强磁场的情况下，破坏磁性镜像对称性，同一涡旋中操纵了MZMs的杂化。 （图3）