新聞及香港科大故事

香港科技大學（科大）研究人員發明了一種名為「CarGAP」的突破性微觀通道調控工具，可利用維生素B₁₂和綠光精確控制間隙連接，使細胞之間得以直接而可控地進行通訊。透過精確、按需要地關開細胞間的橋樑，這項新技術為調控細胞間關鍵分子和電訊號的流動提供了前所未有的時空精度。該工具已在哺乳類動物細胞和活體果蠅中得到驗證，為研究發育、免疫及神經活動提供了有效的新途徑，並對理解疾病機制和推進再生醫學研究具有深遠潛力。間隙連接對維持生命基本功能至關重要。這些通道負責細胞間離子、第二信使和小分子的直接傳遞，從而協調包括心跳與大腦功能在內的多種細胞活動。當間隙連接功能失調時，可能引發心血管疾病、發育異常，甚至癌症。然而，研究其精確功能一直頗具挑戰。傳統的基因敲除方法具有不可逆轉且不夠精確的限制，而化學抑製劑則往往缺乏特異性，並可能產生毒性。因此，開發一種能夠如開關般進行精細、低副作用地調控間隙連接技術，已成為細胞生物學和神經生物學領域長期的關鍵需求。研究的核心挑戰在於建立一種既可逆轉且具生物兼容性、又不干擾細胞自然過程的間隙連接調控策略。現有的光遺傳學工具多依賴具有潛在光毒性的藍光，而化學方法則普遍缺乏空間精確度。基於上述限制，研究團隊因此致力開發一套可基因編碼、能響應無害刺激、並可廣泛應用於從人類細胞到複雜模式生物（如果蠅）的通用調控系統。由科大化學及生物工程學系教授孫飛教授、嘉里理學教授兼生命科學部講座教授解亭教授、生命科學部前研究助理教授屠仁軍教授（現為南京東南大學教授），以及北京大學化學與分子工程學院鄒鵬教授合作領導的團隊，通過將間隙連接蛋白（脊椎動物的連接蛋白connexins和無脊椎動物的innexins）與一種來自細菌CarHC蛋白的光敏維生素B₁₂結合域融合，成功開發出CarGAP系統。在黑暗條件下，添加維生素B₁₂（AdoB12）會誘導CarHC結構域發生寡聚，從而物理性堵塞通道；而施加柔和的綠光（570 nm）則可促使這些蛋白阻塞物解聚，重新開放通道。這一精巧設計使研究人員能通過簡單的維生素實現通道關閉，再通過光照實現通道重新開啟。

香港科技大學（科大）研究團隊在生物學 RNA 沉默機制研究中取得突破性發現，發現人類體內關鍵核酸酶DICER能精準調控微小核糖核酸（microRNAs, miRNA）的機理。這一科研突破將有助推動基因調控研究的發展，為深入了解癌症、免疫系統疾病及遺傳疾病機制提供全新角度。這項研究由科大生命科學部副教授阮俊英教授（Tuan Anh NGUYEN）領導，並由博士生Minh Khoa NGO與Cong Truc LE共同完成，並以《DICER cleavage fidelity is governed by 5′-end binding pockets》為題撰寫論文刊登於國際級學術期刊Nature。人類生命的訊息由DNA基因組負責編碼，並透過信使RNA（核醣核酸）傳遞與執行 DNA的遺傳訊息。RNA通常是單股，由核醣與 A（腺嘌呤）、U（尿嘧啶）、G（鳥嘌呤）、C（胞嘧啶）四種核糖核苷酸組成。RNA參與許多細胞的重要功能，包括製造蛋白質、調控基因表現，甚至在某些病毒中充當遺傳物質。在RNA的世界中，DICER 核酸酶扮演關鍵的「精密剪刀」角色，它會將雙股RNA切割成極短的小片段，使這些小RNA能進入細胞的沉默系統，用來辨識並關閉錯誤或不需要的基因訊息，猶如在文章中標記與刪除錯字。

香港科技大學（科大）於第51屆瑞士日內瓦「國際發明展」（發明展）勇奪62項殊榮，成績令人鼓舞，充分展現科大團隊在跨學科及「AI + X」創新及成果轉化的非凡實力。62支參展團隊成功奪得62個獎項，包括13個評審團嘉許金獎、20個金獎、20個銀獎，以及9個銅獎，彰顯科大在醫療健康、人工智能（AI）、先進製造業、新能源技術等前沿科技領域的領先地位。科大此次不僅刷新歷屆紀錄，參展隊伍獲獎比率更高達100%，獲獎總數亦為香港地區高等院校中最高。科大參展團隊由港科大及科大（廣州）共同組成，前者共有36支隊伍、後者則有26支。港穗兩地學者、學生和校友在「港科大一體、雙校互補」的發展框架下充分展現卓越的創新實力，同心協力在探索和開創科研突破方面不斷超越界限。科大團隊的創新發明涵蓋多個策略科研領域，包括AI、電子、醫療健康科技、低空經濟及材料科學等，當中逾六成項目通過AI賦能科研突破，進一步凸顯科大在推動「AI + X」跨學科創新方面的獨特優勢。此外，科大亦與政府部門及業界緊密合作，推動創新科技在城市治理與產業升級中的實際應用，合作項目包括：可提升工地安全的AI智能天秤及安全監控系統；能代替工人進入密閉空間進行清潔的AI水缸清潔機械人；專為公共工程而設，協助審核招標文件的AI文書助手；以及透過AI分析閉路電視影像進行渠道管理的系統。這些合作成果充分展現了科大積極推動科研落地，以提高行業工作安全性與效率，為香港的產業發展注入新動能。

An international research team led by the Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) has uncovered critical insights into the role of land economics in optimizing renewable technology deployment for decarbonization. This pioneering study offers a comprehensive analysis of how land costs and policy choices affect the efficacy of solar photovoltaic (PV) technologies in China.

香港科技大學（科大）研究團隊分析過去40年間約1,500個熱帶氣旋的數據後發現，熱帶氣旋在登陸前約60小時，其平均降雨率會明顯上升，增幅逾20%，並首次清楚揭示這一現象背後的物理成因。研究指出，當風暴靠近陸地時，由於濕度上升及海陸摩擦差異擴大等「海陸差異」效應，令風暴在靠岸前的雨勢進一步加劇，從而提高沿岸地區的潛在風險。此研究成果有助提升沿海地區的防災部署及預警能力。研究由科大海洋科學系主任兼講座教授、港澳海洋研究中心主任甘劍平教授領導，並以〈Global increase in rain rate of tropical cyclones prior to landfall〉為題刊登於國際期刊《Nature Communications》。過往研究多着眼於全球氣候暖化下的長期降雨變化，然而對氣旋登陸前數十小時這個最關鍵的預警窗口，雨量如何變化及其背後的物理成因始終欠缺系統性的研究。為填補這空白，科大團隊分析了1980至2020年間的全球衛星降雨數據，全面檢視氣旋靠岸前的降雨變化及其動力機制。研究結果顯示，不論風暴所處的海域、強度及緯度為何，氣旋在登陸前的降雨量均呈現一致增強的現象。這種增幅並非由海水溫度上升直接造成，而是源於風暴逼近陸地時所產生的海陸差異效應，包括沿岸低層空氣濕度上升、陸地與海洋摩擦差異導致氣流更易匯聚，以及大氣不穩定度提高。多重因素疊加，使熱帶氣旋在登陸前約60小時的暴雨顯著加劇，增幅逾20%，令沿海地區在風暴正式登陸前已承受更高的潛在風險。

香港科技大學（科大）研究團隊成功開發人工智能（AI）工具GrainBot，能從顯微圖像中自動提取並量化多種材料的微結構特徵。GrainBot旨在應對材料科學領域對數據驅動及自主研究流程日益增長的需求，提供系統化的方法將複雜圖像信息轉化為可量化數據，從而加速新一代材料的研發進程。微結構的定量分析一直是材料科學多個領域的關鍵難題。儘管先進顯微技術能夠獲取高質量的材料圖像，但其中蘊含的信息往往難以通過可靠且高效的方式進行分析。現有方法多聚焦於識別簡單特徵或進行圖像分類，難以揭示不同微結構參數之間的互動關係，阻礙了研究人員深入理解材料結構與性能的關聯，減緩新材料的設計與優化。為突破此瓶頸，由科大化學及生物工程學系副教授周圓圓教授領導的團隊設計出GrainBot，為分割、特徵測量和結構相關性分析提供一體化解決方案。研究團隊利用卷積神經網絡實現精確的晶粒分割，並結合自研算法測量晶粒面積、晶界溝槽以及表面起伏凹陷等特徵。GrainBot能將顯微圖像轉化為多維度的豐富的數值指標，有助研究人員建立大型及標準化微結構數據庫，擺脫僅依賴定性觀察的限制。研究團隊將GrainBot應用於一款高效太陽能電池關鍵材料——金屬鹵化物鈣鈦礦薄膜，以驗證工具的效能。透過分析不同底部表面形貌樣本的原子力顯微鏡圖像，GrainBot成功建構涵蓋數千顆獨立晶粒的數據庫，每顆晶粒均標註多項微結構參數。配合統計分析，便能找出晶粒普遍分佈的規律，以及不同特徵之間過往難以量化的關係，例如晶粒尺寸、溝槽幾何形狀與表面粗糙度等的隱藏關聯性。除分析統計外，研究更結合可解釋的機器學習模型，以揭示微結構特徵的相互影響機制。團隊以選定的晶粒測量參數為目標，訓練基於梯度提升的決策模型，並運用特徵重要性分析與特徵影響關係圖等解析工具，便能探討晶粒表面積與晶界溝槽等參數如何共同影響表面凹深或凸脊高度。

香港科技大學（科大）團隊近日在鈣鈦礦太陽能電池製備上取得突破，研發出一套多源共蒸發沉積配方，可顯著提升真空沉積鈣鈦礦薄膜的晶體品質。這項突破使全真空單結鈣鈦礦電池，以及鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池，更接近可規模化生產。這項突破性研究成果已發表於《自然 – 材料》期刊，論文題為「晶面導向的全真空沉積鈣鈦礦太陽能電池」。 近年來，鈣鈦礦太陽能電池效率迅速提升，因其具備提供低成本可再生電力的潛力而備受關注。目前效率最高的鈣鈦礦器件多數以溶液「墨水」方式製備；然而，許多工業薄膜產品（從 OLED 顯示器到光學鍍膜）則採用真空沉積，一種乾淨、無溶劑，並能在大面積上實現高度均勻的鍍膜製程。惟當鈣鈦礦完全以真空沉積製備時，其晶體往往會以不理想的方式形成，容易在薄膜中形成缺陷，進而影響器件的穩定性。 本研究由科大電子及計算機工程學系、顯示與光電子全國重點實驗室助理教授林彥宏教授領導的研究團隊，與英國牛津大學物理系亨利・斯奈思教授的團隊合作完成。研究的第一作者、科大電子及計算機工程學系博士後研究員沈鑫毅博士及其團隊成員發現，在熱共蒸發過程中引入氯化鉛作為「共源」，能有效引導鈣鈦礦晶體的生長方式。該方法促成高度有序的1.67eV寬帶隙鈣鈦礦，並使大量晶粒呈現（100）晶面「朝上」取向，顯示薄膜具備更高結晶度，也能抵禦光照與熱應力所引起的退化，從而帶來更佳的光電特性，以及更強的抗光照與耐熱退化能力。 利用這套新開發的沉積配方，團隊成功實現了全真空沉積寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池的首個經認證性能：在0.25平方厘米器件上，經最大功率點測得功率轉換效率達到18.35%。在實驗室測試中，器件效率最高可達19.3%，並在更具挑戰性的1平方厘米電池尺寸上取得18.5%的效率。 

香港科技大學（科大）研究團隊在鈣離子電池技術領域取得重要突破，該技術有望改變日常生活中的能源儲存方案。通過採用準固態電解質技術，這種創新的鈣離子電池有望提升儲能效率和可持續性，其應用範圍涵蓋可再生能源系統及電動汽車等多個領域。該項研究已於國際權威跨學科期刊《先進科學》上發表，標題為「基於氧化還原活性共價有機框架電解質的高性能準固態鈣離子電池」。全球對可持續儲能解決方案的需求極為殷切。隨着全球綠色能源轉型步伐加快，社會對高效且穩定的電池系統需求日益增加。目前廣泛應用的鋰離子電池正面對資源稀缺和能量密度接近極限等挑戰，促使探索鈣離子電池等替代技術，為實現可持續未來鋪路。鈣離子電池因其電化學窗口與鋰離子電池相近，且鈣元素地球儲量豐富，展現出巨大的發展潛力。然而，該技術在實現高效陽離子傳輸和保持穩定循環性能方面仍面對不少挑戰。這些技術瓶頸令鈣離子電池在與商用鋰離子電池的競爭中仍顯不足。為克服這些挑戰，由科大化學及生物工程學系副教授金允燮教授帶領的研究團隊，成功開發出基於氧化還原活性共價有機框架材料的準固態電解質。這些富含羰基的準固態電解質在室溫下表現出卓越的離子電導率（0.46 mS cm-1）和鈣離子傳輸能力（>0.53）。結合實驗和模擬研究，團隊發現鈣離子能在共價有機框架有序孔道內沿規整排列的羰基位點快速傳輸。基於這一創新發現，團隊成功製備出鈣離子全電池。該電池在0.15 A g-1電流密度下表現出155.9 mAh g-1的可逆比容量，並在1 A g-1電流密度下循環1,000次後，容量保持率仍超過74.6%，充分印證了氧化還原共價有機框架材料在推進鈣離子電池技術發展方面的重大潛力。金教授表示：「我們的研究凸顯了鈣離子電池作為鋰離子技術可持續替代方案的變革性潛力。通過利用氧化還原共價有機框架材料的獨特性質，我們朝着實現能夠滿足綠色未來需求的高性能儲能解決方案邁出了關鍵一步。」