新聞及香港科大故事

香港科技大學（科大）工學院的研究團隊最近成功研發了一個新型人工複眼，不僅於小範圍區域的靈敏度較市場產品高出兩倍以上，成本亦更低。新技術有望革新機械人視覺系統發展，並可提升機械人的導航、感知及決策等能力，為人機協作開拓更大的商業應用與發展潛力。 這個創新系統模仿生物複眼的視覺功能，應用範圍極廣，例如可以配合無人機，協助提升其於灌溉，或災難事故現場偵測搜救等工作的效率和精準度。而高靈敏的人工複眼亦能更廣泛及準確地偵測並連結毗鄰的機械人，促進機械人或無人機群的合作。長遠而言，人工複眼技術將能有效提升及改善無人駕駛的安全性，亦可加快智能化交通系統的應用，推動智慧城市發展。 新型複眼的研發由科大電子及計算機工程學系和化學及生物工程學系講座教授范智勇及其研究團隊領導，標誌著仿生視覺系統領域上的重大進展。一直以來，機械人專家參照昆蟲複眼這種具有廣闊視野和動態捕捉功能的特性，利用可變形的電子設備，為機械人製造人工複眼。然而，基於變形過程的複雜性和不穩定性、幾何形狀的限制，以及光學元件與探測器單元之間潛在的不匹配狀況等技術問題，透過這種方法製造的複眼系統，較難整合到如機械人或無人機等自主平台。

太陽能或光伏技術是指將光能轉化為電能的清潔可再生能源技術，在全球應用日趨普遍。香港科技大學（科大）工學院的研究人員開發了一種分子鈍化處理方法，顯著提高了鈣鈦礦太陽能電池的效能和耐用性，有助於推進這種清潔能源的大規模生產。 是次突破的竅門，在於團隊成功識別出鈣鈦礦性能和壽命的關鍵材料參數。鈣鈦礦被譽為新一代光伏材料，由於它具有獨特的晶體結構，令它在光伏再生能源有著莫大的潛力。此項研究成果已於《科學》期刊上發表。 在科大電子及計算機工程學系、先進顯示與光電子技術國家重點實驗室的林彥宏助理教授帶領下，團隊探索了多種鈍化方法。鈍化是一種化學處理過程，可以減少材料中的缺陷，或減少缺陷帶來的影響，讓製造光伏器件時，電池性能得以提升，以及延長電池的工作壽命。而這個研究項目的一個重點，就是怎樣使用「氨基硅烷」系列分子來鈍化鈣鈦礦太陽能電池。 林教授介紹說：「怎樣可以提升鈣鈦礦太陽能電池的效能呢？在最近十年的技術發展中，『鈍化』工藝擔當了重要角色。然而『鈍化』有多種不同方式，其中能達致最高效能的那些方法，往往在器件長期工作的穩定性方面並不能帶來顯著改善。」 針對著鈣鈦礦多晶薄膜表面存在著大量的缺陷態，團隊首次展示了不同類型的氨類分子（即一級氨、二級氨或三級氨），以及如何使用這些氨類分子改善這些表面。他們分別使用「外部」（工作環境外）和「內部」（工作環境內）方法觀察分子與鈣鈦礦之間的相互作用，然後辨識出可以大幅提高光致發光量子效率的分子。換句話說，他們找到了哪些分子可以使得材料受激發時發射更多光子，令表面缺陷減少、品質提高。 林教授進一步解釋：「我們今次研發出這種方法，對於鈣鈦礦堆疊型太陽能電池的發展意義重大。鈣鈦礦堆疊型太陽能電池結合了具有不同帶隙的多層光活性材料，由於這種設計能在每一層吸收太陽光的不同部分，充分運用太陽光譜，所以它得以提高整體效能。」

由香港科技大學（科大）領銜的國際跨學科研究團隊提出制定策略性綠氫碳排放標準，能推動製氨工業經濟有效地近100%減碳，同時避免土地資源緊張和電網擁塞等問題。這項開創性研究首次確定了最優成本的製氨工業產氫設施和排放標準。 氨生產主要依賴化石燃料製氫，每年在歐洲產生 3,600萬公噸的二氧化碳排放。通過水電解產生綠氫，可以大幅減少碳排放，因為它只需要電力，而電力可藉由可再生能源產生。 然而向低碳氫能轉型造成經濟和運輸的巨大挑戰，以電網產生綠氫尤甚。地區因素帶來複雜影響，當中包括可再生資源的供應及當地電力生產的碳強度，以致排放標準和生產成本之間的關聯機制尚不明確。

香港科技大學（科大）工學院的研究團隊首次發現，鈣鈦礦薄膜的晶粒底部廣泛存在表面內凹的結構，並揭示了這種結構對於鈣鈦礦薄膜性能和可靠性的重要影響。基於這項新發現，團隊開創了一種有效消除這些晶粒表面內凹結構的新方法，使鈣鈦礦太陽能電池更加高效和穩定。 鈣鈦礦太陽能電池是一種極巨潛力的光伏技術，被廣泛認為有望在電網供電、便攜電源和太空光伏電池等廣闊的應用場景中取代現有的矽基太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池具有其獨特優勢，它目前不僅具有比商用矽電池更高的功率轉換效率，還在原料和製造成本低廉、可持續製造，並可特製不同透明度和顏色的電池等方面具有優點。然而，鈣鈦礦器件在光、濕、熱致應力下的長期穩定性仍然是其商業化的主要障礙。 為解決這一問題，科大化學及生物工程學系副教授周圓圓帶領的研究團隊，從材料微結構這一獨特方向開展基礎研究工作。研究團隊發現，在鈣鈦礦薄膜的晶粒廣泛存在表面內凹幾何形貌。這種高度隱蔽的內凹結構破壞了鈣鈦礦薄膜界面的結構完整性，是限制鈣鈦礦電池功率轉換效率和穩定性的隱藏因素。 研究團隊採用創新方法，透過利用表面活性劑分子「十三氟己烷-1-磺酸鉀」（tridecafluorohexane-1-sulfonic acid potassium）來操控鈣鈦礦薄膜形成過程中的應變演化和離子擴散過程，成功消除晶粒表面內凹結構。團隊以此製作的鈣鈦礦太陽能電池在熱循環、濕熱和最大功率點跟蹤的標準測試中表現出顯著提升的耐久性。 這項研究的通訊作者周教授說：「單個晶粒的結構和幾何特徵將決定了鈣鈦礦太陽能電池和其他半導體器件的性能。透過揭示晶粒表面內凹結構、研究它們對性能的影響，並利用化學工程定制其幾何形狀，我們正在開拓一種全新的鈣鈦礦太陽能電池製造方法，使其效率和穩定性接近理論極限。」

香港科技大學（科大）工學院的研究團隊，最近成功研發一種新一代用於鋰金屬電池的固態電解質，能夠大幅提升電池的安全性和性能。這項突破性發現，有助於推動應用於電動車、便攜式電子產品和電網供電等領域的儲能技術發展。 與傳統鋰金屬電池相比，全固態鋰金屬電池以固態電解質取代了易燃的液態電解質，並抑制鋰枝晶生長的有害現象，有效提高電池的安全性和能量密度。這種電池為開發新一代儲能技術帶來前景。然而，全固態鋰金屬電池的廣泛應用受到室溫下的低離子電導率和鋰離子傳遞數的限制。 為解決這項挑戰，由科大化學及生物工程學系助理教授KIM Yoonseob領導的研究團隊，開發了一種新穎的製備方法，結合一種稱為離子型共價有機框架（iCOF）的多孔結晶聚合物與聚離子液體（PIL），製造出無溶劑和無塑化劑添加的高性能固態電解質。 這種新型iCOF/PIL合成固態電解質，在室溫下具有高離子電導率（達1.50 x 10−3 S cm−1）和高鋰離子傳輸性能（大於0.8）。通過結合實驗數據和分子動力學模擬結果分析，團隊發現PIL、雙（三氟甲烷）磺酰亞胺鋰鹽（LiTFSI）和iCOF之間建立的共配位和競爭配位機制能夠加快鋰離子傳輸，並同時限制TFSI離子的移動。 團隊利用這種高性能固態電解質，進一步製造了一款由合成固態電解質與磷酸鐵鋰合成正極 （LiFePO4 composite cathode）組成的完整鋰金屬電池。團隊發現該電池在1C充放電率和室溫下帶有141.5 mAh g−1的初始放電容量，經800次循環充電和放電後，仍然保持顯著的87%容量。 Kim教授表示：「我們提出的突破性方法首次成功展示出運行穩定、具高可逆容量的全固態鋰金屬電池，充分展現了iCOFs於電化學儲能裝置的巨大潛力，為全固態鋰金屬電池於電動車、便攜式電子產品和電網供電等的廣泛應用提供了新路向。」

由香港科技大學（科大）領導的三個研究項目，今日獲研究資助局（研資局）2024/25年度「卓越學科領域計劃」和「主題研究計劃」合共撥款港幣2.125億元資助，金額冠絕本地院校，亦是科大歷來最好的成績。 獲批撥款的三個研究項目涵蓋不同範疇，當中包括開發以人為本的前沿AI及機器人技術，改善長者照顧及護理；創建「香港海岸分身」數碼系統，管理極端天氣對海岸的影響；以及通過技術轉型，提升香港在可持續供應鏈金融中的地位。 科大校長葉玉如教授向研究團隊表達祝賀，她說：「科大今年於卓越學科領域計劃和主題研究計劃再創歷史佳績，不但充分體現大學對推動卓越研究的堅定決心，亦印證了科大學者的研究實力昭著。而當中兩個獲資助項目，由科大與科大（廣州）的研究人員攜手領導，更展現了兩校之間的協同發展。透過日益緊密的研究協作，兩校將繼續引領更多突破性的跨學科研究及科技創新，裨益香港及其他地區。」 科大副校長（研究與發展）鄭光廷教授亦為團隊的成就感到振奮：「是次科大獲研資局兩大重點撥款計劃的認可，意義非凡。獲獎的三個項目分別利用人工智能、機器人和數據科學等尖端科技驅動，彰顯了科大致力結合科技創新與研究，探索新興領域的研究突破。我們預期，隨著更多世界級的科研設施相繼於校園落成，將有助科大的科研人員進一步探尋知識，應對日益複雜的全球挑戰。」 三個獲撥款項目包括：

香港科技大學（科大）一共有五個研究項目獲創新科技署「產學研1+計劃」（RAISe+）的撥款資助，成為首批24個項目之一。撥款將支持各研究團隊加快步伐，早日將研究成果惠及市民大眾，達至產業、學術機構及研究三贏。這些項目分別由科大工學院及理學院教授領導，涵蓋不同範疇，包括：基因治療、癌症腫瘤成像、污水處理、感測晶片和人工智能機械人等。 以下是各獲批項目的詳情（項目排名不分先後）： 項目一：家族性阿爾茲海默症的新型基因治療策略 科大校長、晨興生命科學教授兼香港神經退行性疾病中心主任葉玉如教授領導的研究團隊開發了一種新型的「一對多」基因編輯策略，用於治療家族性阿爾茲海默症（FAD）。FAD是一種嚴重的早發性疾病，目前缺乏有效的治療方法。這種創新的基因編輯方法有潛力發展成為長效、改善病程的臨床療法。 FAD影響著全球約200萬至300萬人，是阿爾茲海默症（AD）的一種，具有發病較早、症狀更嚴重和惡化速度較快的特點，有時早在30歲或 40歲就出現症狀。FAD主要是澱粉樣蛋白前體（APP）、早老素-1（PSEN1）和早老素-2（PSEN2）三個基因之一的遺傳突變引起。這些突變皆導致大腦中澱粉樣蛋白（Aβ）的累積增加，這是AD 的主要病理特徵。 針對FAD，基因編輯是一種有前景的治療策略。但FAD患者中存在400多種致病突變。針對每種致病突變開發對應的基因編輯工具，難以實現臨床轉化。研究團隊並不是直接針對每種致病突變，而是開創了一種通用型「一對多」基因編輯策略。這種新型策略只需使用幾套基因編輯工具，就可消除不同患者中攜帶特定突變的致病基因，並從根源上治療疾病。該策略已在 FAD小鼠模型中有效降低致病蛋白Aβ 的水平，從而從源頭改善病理症狀。 該策略除了可應用於FAD，也可擴大應用於其他遺傳性疾病，讓全球超過1.6億患者受惠。 這項技術將授權予科大的初創公司進行臨床開發和商業化。

今年四月，科大在第49屆日內瓦國際發明展中，有四個項目贏得了評審團嘉許金獎，其中之一是紮鐵機械人項目。此發明品由哲學碩士生李昊臻帶領團隊，在香港智能建造研發中心副主任梁浩博博士的指導下，共同研發而成。而科大亦在本屆發明展中再創高峰，共有多達36個研發項目奪得不同殊榮，成績彪炳。 單看外表，這部紮鐵機械人的設計簡潔俐落，不似科幻巨作中所見的機械人一般引人注目。然而，它卻是科大研究員與大灣區建造業界同心協作的成果。他們的抱負遠大，期望實踐建造工序自動化，從而提升工作效率。 科大跨學科學院一向以其跨學科自選課程見稱，現正修讀此課程最後一年的昊臻也是從中獲得靈感，繼而帶領紮鐵機械人研究項目。他的專攻範疇為智能建造與機械人，透過靈活的課程結構，不但可以活用大學的豐富學習資源，更獲得國際知名的機械人學學者、科大電子及計算機工程學系李澤湘教授的指導。   創業夢想    萌芽結果