新聞及香港科大故事

由香港科技大學（科大）物理系及賽馬會高等研究院教授渡辺悠樹教授率領的研究團隊，聯同東京大學求幸年教授及研究生渡邊瀨名，建立了一套可廣泛應用於不同自旋磁性系統的通用理論框架，用以預測兩種物質狀態何時存在本質區別，何時實質上屬於同一物相。這項突破性成果不僅為物質相分類確立了一套通用的理論框架，亦解答了極端高壓條件下水冰行為長期以來備受爭議的科學問題。研究成果以「任意自旋值的經典焦綠石自旋冰系統中的拓撲相變及其熱力學命運」為題，已於《Physical Review X》學術期刊發表。物質不同相態之間是否存在清晰界線，往往取決於其對稱性。以液態水和水蒸氣為例，兩者一般被視為不同物質狀態，但其實擁有相同的基本對稱性，即其分子沒有偏好的位置或方向。因此，在超越特定臨界點後，液態水與水蒸氣可連續地互相轉換，構成單一的熱力學相（示意圖一）。冰則截然不同：冰中的水分子排列成規則晶格並佔據固定位置，打破了液體和氣體所保留的對稱性。由於兩者的對稱性不同，因此冰與液態水之間必須以真正的相界線相互分隔。研究團隊遂將此原理應用於高壓冰，包括冰VII、冰VIII和冰X（示意圖二）。這三種冰具有相同的氧原子骨架結構，但氫原子的排列方式有所不同：冰VII中的氫原子隨機分佈；冰VIII中的氫原子呈有序排列；而冰X中的氫原子則位於相鄰氧原子的正中間。儘管存在這些差異，若就時間平均而言，冰VII和冰X仍保留相同的基本晶體對稱性。因此，科學家一直未能確定兩者是代表截然不同的物質相，還是同一物質相的不同表現形態。

香港科技大學（科大）海洋科學系講座教授錢培元教授領導的研究團隊與國際合作夥伴在深海化能共生體系應對環境變化的機制研究中取得重大突破。研究揭示，深海共生生物的代謝靈活性，加上宿主對共生菌群的精細調控，能共同維持宿主的能量穩態，這提供了重要的原位證據，以理解深海冷泉化能共生體系如何在能源供應波動下保持韌性，並凸顯了此分級適應機制在維持冷泉生態系統穩定性中的關鍵作用。研究由科大、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）（廣州海洋實驗室）、中國海洋大學、中國科學院海洋研究所及加拿大卡爾加里大學協作完成，是獲聯合國認可的兩項國際大科學計劃「CliMetS」和「MOCSI」框架下的重要成果。研究成果近日已發表於國際知名期刊《Science Advances》，論文題為「In situ evidence of tiered adaptations buffering a chemosynthetic clam holobiont against environmental sulfide fluctuations」。在深海熱液噴口、甲烷冷泉等化能合成生態系統中，硫化氫是支撐生物群落的重要能量基礎，但其濃度因深海構造活動、滲漏強度及沉積物厭氧甲烷氧化等過程而產生顯著波動。長久以來，科學界對深海共生生物如何適應此類動態環境，以及宿主與共生生物如何協同維持整個生態系統穩定，一直缺乏來自原位實驗的直接證據。

香港科技大學（科大）研究團隊聯同美國亞利桑那州立大學及香港理工大學（理大），研發出一套嶄新的可持續海水製氫系統。此系統能直接利用海水生產氫氣，同時更能將水電解過程產生的廢熱轉化為製氫所需的純化水資源，實現「製氫、製水及熱管理」的協同運作。此創新技術有望減少氫能對淡水資源的依賴，為淡水資源匱乏的地區發展可持續氫能提供嶄新方向。研究由科大土木及環境工程學系商啟教授、科大土木及環境工程學系博士後研究員及科大環境工程學博士畢業生Gabriela Scheibel CASSOL博士帶領。團隊包括美國亞利桑那州立大學Paul WESTERHOFF教授，以及理大博士後研究員（科大土木工程學博士畢業生）及研究通訊作者宋英豪博士。相關成果已發表於國際研究期刊《自然通訊》，論文題為「Thermally symbiotic integration of osmotic membrane distillation and electrolysis for direct seawater hydrogen production」。創新「熱協同」設計  提升海水轉化效率利用可再生能源生產氫氣，被視為邁向低碳能源體系的重要發展方向之一。然而，傳統水電解製氫技術需要高質量的純化水資源，為淡水資源匱乏的地區構成額外挑戰。雖然海水蘊藏豐富且供應穩定，是極佳的替代水源，但當中的鹽分及其他成分容易引發副反應，並加速電解槽膜和催化劑老化，從而限制海水直接電解製氫技術的實際應用。

自香港科技大學（科大）創校三十五年以來，鄭氏家族及周大福慈善基金始終關心和支持大學發展，雙方在科研創新等領域長期緊密合作。如今，隨著鄭家純機器人研究院（廣州）在科大（廣州）正式冠名揭牌，這份深厚情誼從清水灣延伸至廣州南沙。這不僅是科大與鄭氏家族及周大福慈善基金長期合作在廣州校園的進一步延伸，也是兩地校園持續深化科研協同、共同推動機器人領域創新發展堅定决心的重要體現。8月26日，鄭家純機器人研究院（廣州）揭牌儀式在科大（廣州）舉行。周大福慈善基金主席鄭家成先生、理事紀文鳳女士、理事古堂發先生、慈善基金秘書長李耀宗先生、周大福慈善基金會秘書長魯奇女士；科大校長葉玉如教授、校長特別助理及協理副校長（大學發展及校友事務）任婉雯博士、鄭家純機器人研究院院長施凌教授；科大（廣州）校長倪明選教授、副校長（研究）李世瑋教授、具身智能研究所署理所長黃強教授、鄭家純機器人研究院（廣州）負責人趙航助理教授、大學教育基金會秘書長李楠先生等嘉賓齊聚廣州校園，共同見證鄭家純機器人研究院（廣州）正式冠名揭牌。

香港科技大學（科大）帶領的研究團隊近日在電池儲能技術上取得重大突破，有望大幅延長智慧型電話及電動車電池的壽命。團隊以人體軟骨為靈感，研發出創新的「仿生軟骨納米塗層」，可從源頭有效抑制電池正極物料的老化與損耗。新技術不僅能讓電池在經歷千次充放電後仍維持極高容量，更為下一代高穩定性鎳基鋰電池的產業應用開闢嶄新路徑。是次研究由科大化學及生物工程學系講座教授陳國華教授帶領，團隊成員包括科大化學及生物工程學系研究助理教授兼科大博士畢業生劉強博士，以及化學及生物工程學系博士後研究員劉雨桐博士。部分工作是劉雨桐博士在香港理工大學（理大）攻讀博士期間完成。該研究已於國際頂尖學術期刊《自然─納米技術》上發表，論文題為「透過記憶聚合物納米塗層在易碎電池正極活性物料中實現應力的動態去局域化」。「人類軟骨」啟發高能量電池技術突破鋰離子電池廣泛應用於智慧型電話、電動車及各類電子產品。隨著全球對高能量電池的需求與日俱增，高鎳正極材料被視為電池發展的重要方向。然而，這類材料在充電及放電的過程中，會因為鋰離子的頻繁嵌入及脫出，而導致體積變化，並產生顯著的內部應力，繼而導致「晶間開裂」（intergranular cracking），長遠影響電池容量和使用壽命。

香港科技大學（科大）今天發布由「天韻相機」（MUSICO）拍攝的首批香港遙感影像，展示香港科研團隊參與國家航天工程的重要成果，並以此慶祝中華人民共和國成立七十七周年。「天韻相機」是由科大牽頭研製的全球首款輕小型、高解析度、高精度二氧化碳與甲烷點源協同探測儀。目前，該儀器已於天宮太空站持續執行在軌科學任務超過三個月，其間順利完成了多項系統測試、校準及定標工作。今次發布的香港影像及影片，分別由儀器配備的二氧化碳、甲烷、氧氣及氣溶膠四個探測儀取得，清晰呈現香港及周邊地區的地貌特徵。即使太空站以每秒約7.7公里的高速圍繞地球運行，「天韻相機」仍能穩定獲取高質量、百米解析度的遙感數據，充分驗證了儀器卓越的成像能力。團隊已完成主要在軌測試及精度校準，正式進入常規科學運行階段。科大土木及環境工程學系系主任兼講座教授張利民教授表示：「在國慶日前夕，發布由『天韻相機』拍攝的首批香港影像別具意義，亦是獻給祖國和香港的一份特別禮物。這不僅標誌着香港自主研發的科研載荷成功在天宮太空站開展科學任務，更展現香港科研力量積極融入國家航天事業發展。能夠從太空俯瞰香港的面貌並測量溫室氣體濃度，我們深感榮幸，也更加體會到科研工作服務國家發展和社會需要的重要意義。」科大土木及環境工程學系講座教授兼太空科學與技術研究院院長蘇慧教授表示：「自黎家盈博士和隊友成功為『天韻相機』完成安裝並啟動該儀器以來，我們持續進行儀器定標、校準、及數據分析工作。過去數月，儀器已獲取全球超過450個目標地區的影像，數據總量達4.3 TB。由於香港及華南地區夏季多雲多雨，要捕捉高質量影像並不容易。適逢國慶前夕天氣條件理想，讓我們得以透過『天韻相機』俯瞰香港。當首批清晰的香港影像從天宮太空站傳回地面時，整個研究團隊都感到無比振奮。天韻相機作為香港自主研發的科研載荷，正如『太空之眼』，守護着我們的家園，為國家乃至全球的氣候治理貢獻香港力量。」

由香港科技大學（科大）化學及生物工程學系助理教授Hnin Yin Yin NYEIN教授率領的研究團隊，成功研發了一款名為「HELP」（Heteromodal Epidermal Liquid-metal Patch）的異質模態表皮液態金屬貼片。這款柔軟、仿生皮膚的可穿戴式貼片結合先進的液態金屬技術，能同步監測人體呼吸與心臟活動。憑藉其舒適、非侵入性的設計，HELP貼片有望推動居家健康監測的發展，為慢性呼吸系統及心血管疾病患者提供持續、臨床級居家健康監測的全新技術方案。研究成果已於《科學進展》期刊發表，論文題為「Intermetallic-anchored epidermal EGaIn patch with analog constriction gates for cardiorespiratory monitoring」。研究由Nyein教授帶領，團隊成員均來自科大化學及生物工程學系，包括第一作者李玥博士（前博士後研究員及科大博士畢業生），以及五位共同作者——林于珺（前研究助理及科大工學士畢業生）、何安瑋（博士生）、王雪潔（博士生）、王旭（哲學碩士生）及崔強勝（前博士後研究員及科大博士畢業生）。慢性呼吸道疾病，包括氣喘、慢性阻塞性肺病（COPD）及阻塞性睡眠呼吸中止症（OSA），是全球健康惡化與住院治療的主要原因之一。目前，這些疾病的診斷與管理高度依賴在專業臨床環境下進行的檢查。例如，肺功能測試需使用肺活量計，而睡眠障礙診斷則需進行夜間多項生理睡眠檢查（PSG）。PSG檢查需在患者身上黏貼數十條有線感測器，過程繁複且不舒適。由於這些診斷設備體積龐大、成本高昂，且需由專業醫護人員操作，因此並不適合日常居家使用。這導致許多關鍵的夜間呼吸變化及疾病惡化徵兆，往往無法被及時察覺。

製冷技術在現代社會不可或缺，但傳統蒸汽壓縮製冷系統不僅高耗能，所使用的製冷劑更會加劇溫室效應和破壞臭氧層。香港科技大學（科大）團隊成功研發出全球首台零衰減「彈卡」製冷裝置，運用抗疲勞固態製冷劑，實現持久且環保的製冷技術，即使循環運行超過100萬次，仍能保持穩定性能。新技術將帶來高效的環保降溫技術，為全球實現可持續發展作出貢獻。「彈卡」製冷是一種利用形狀記憶合金應力誘發可逆相變效應的技術，有望取代傳統製冷劑成為綠色新方案，應用前景廣闊；然而受制於製冷性能衰減和長期可靠性不足兩大缺點，一直未獲廣泛使用。現有「彈卡」製冷裝置大多採用商業鎳鈦形狀記憶合金（NiTi）作為製冷劑，但這種材料在長期相變循環過程中容易產生功能疲勞，長期持續使用下，製冷效果會愈來愈差。為突破這一瓶頸，由科大機械及航空航天工程學系講座教授孫慶平教授帶領的研究團隊開發出一種抗疲勞形狀記憶合金，並將其集成於新穎的固態製冷劑結構中。團隊透過結合此新型形狀記憶合金材料、器件設計與系統工程，成功解決了材料功能疲勞和結構可靠性兩大關鍵問題，並開發出嶄新的零衰減「彈卡」製冷裝置，能在長期運行過程中保持穩定製冷能力。該裝置具有三大特點：（一）抗疲勞形狀記憶合金：團隊開發了一種四元TiNiCuCo形狀記憶合金，相比傳統NiTi合金，這種材料在反覆相變循環過程中能夠保持穩定的彈卡性能，實現穩定的潛熱釋放和吸收，提供了可靠的固態製冷劑，讓裝置可長期製冷。（二）高可靠性的固態製冷劑結構：團隊設計並構建了雙層翅片式的製冷劑結構，提升換熱效率之餘，亦增強結構的抗屈曲能力，實現超過1,000萬次循環壓縮載荷下的超長疲勞壽命。（三）結構緊湊和耐用的器件架構：團隊進一步優化器件整體結構，以降低熱損失並提升系統穩定性。新設計可減少約50%的零部件數量，並將無效結構比例由15%降低至5%。