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理大研究首度製備二維全有機鈣鈦礦 展現二維電子的應用潛力

鈣鈦礦是材料科學其中一個最受關注的研究領域。最近,由香港理工大學(理大)應用物理學系材料物理與化學講座教授兼傑出創科學人教授羅健平教授、助理教授冷凱博士領導的研究,聯同博士後研究員及該研究論文第一作者崔華燮博士成功構建出全有機二維鈣鈦礦,解決了一項多年來未能解決的難題。這項科研突破開闢了二維全有機鈣鈦礦的新領域,為基礎科學和潛在應用帶來重大意義,並已刊登於國際學術期刊《科學》(Science)。 鈣鈦礦(perovskite)與鈣鈦氧化礦物的晶體結構相近,它最為人熟識的,是具有多種電和磁的特質。羅教授與他的團隊指出這些特質令鈣鈦礦可以廣泛應用於太陽能電池、照明、催化,以及其他現今經濟中極為重要的領域。鈣鈦礦的基本化學方程式為ABX3,特徵是可以透過改變A與B 陽離子及X陰離子作出調控,為高性能材料開拓了許多新的發展方向。 鈣鈦礦最初是作為一種有機化合物,羅健平教授的團隊特別關注研究全有機鈣鈦礦這個新興分類。在這個分類中,由於A、B與X均為有機分子而非金屬或氧氣等單一原子種類。使用有機成分創建三維鈣鈦礦的設計原理最近才被確立。值得注意的是,全有機鈣鈦礦比全無機鈣鈦礦具有明顯的優勢,因為它們可溶液加工且靈活,從而實現經濟高效的製造。此外,透過操縱晶體的化學成分,可以精確設計有價值的電磁特性,例如在電子和電容器中應用的介電特性。 傳統上,由於適合晶體結構的有機分子的選擇有限,研究人員在合成全有機三維鈣鈦礦時面臨挑戰。羅教授與團隊提出了一種創新方法,以二維層而不是三維晶體的形態合成全有機鈣鈦礦,能克服某些累贅分子的限制,有可能融入更多不同有機離子,有望因而發掘更多不同的特性。 為證實這項預測,研究團隊特別研發了一種全新的通用類層狀有機鈣鈦礦,並將其命名為“Choi-Loh-v相”「CL-v」。這些鈣鈦礦由薄如粒子的層次組成,並由「範德華」(van der Waals)粘合成形。CL-v中的「v」代表van der Waals,「C」和「L」則取自崔博士和羅教授的姓氏。與先前研究的混合式二維鈣鈦礦比較,CL-v相透過在單元格中加入另一個B陽離子而變得穩定,其通用化學方程式為A2B2X4。 團隊以液相化學來製備一種名為CMD-N-P2的CL-v 材料,其中的A、B和X 的位點分別由CMD(一種氯化環狀有機粒子)、銨和PF6− 離子佔據。透過在低溫下進行的高解析度電子顯微鏡,團隊確定了他們所預期的晶體結構。雖然這些薄如粒子的二維有機鈣鈦礦與傳統三維礦物基本上相異,但在二維狀態下仍會結晶,還可以剝落成只有幾納米厚的薄片,比人類頭髮薄20,000倍。 二維有機鈣鈦礦的溶液加工性顯示了其在二維電子學中應用的可能。理大團隊亦測量得到CL-v鈣鈦礦的介電常數範圍為4.8至5.5,高於二氧化矽和六方氮化硼等常用材料的值。這項發現為將 CL-v 相作為二維電子裝置中的介電層提供了大好機會,因為這些裝置通常需要具有高介電常數的二維介電層,而這通常是難以取得的。團隊成員冷博士成功解決了將二維有機鈣鈦礦與二維電子裝置整合的挑戰。在他們的方法中,團隊使用CL-v相作為頂柵介電層,而通道材料由原子級薄的硫化鉬組成。使用CL-v相令電晶體能夠比傳統的氧化矽介電層更有效地控制源極端子和漏極端子之間的電流流動。 羅教授的研究不僅建立了全新的全有機鈣鈦礦,而且還展示瞭如何將它們與先進的製造技術相結合進行溶液加工,以提高二維電子裝置的性能。這些發展為創建更有效率、更通用的電子系統開闢了新的可能性。  

2024年5月6日

研究及創新

20240426 - Allen AU-02

理大研究倡導央行數碼貨幣的私隱保護

私隱保護是央行數碼貨幣(CBDC)發展的關鍵所在。香港理工大學(理大)的電子計算科學家致力研究「私隱提升技術」(PET)的應用,以確保央行數碼貨幣的交易機密和完整性。  理大電子計算學系教授區文浩教授正為央行數碼貨幣專家小組研究有關央行數碼貨幣發展中私隱保護的白皮書,以加強公眾與業界的信心。區教授表示:「將私隱提升技術納入央行數碼貨幣的設計非常重要,系統設計應保持透明,予公眾查詢」。  相關的研究主要考察假名(Pseudonym)、零知識證明(Zero-knowledge Proof)、環簽名(Ring Signature)及安全多方運算等技術。在保護交易私隱方面,這些技術都具備獨特優勢。例如,零知識證明可以讓交易驗證在不洩露任何交易或個人資料的情況下進行,從而保持交易的不可有連結性和用戶匿名。  零知識證明又名零知識密碼學,允許「證明者」說服任何人計算的有效性而不洩漏任何資訊,因此稱為零知識。零知識證明被視為能夠影響Web3的突破性技術,因為該技術能夠保護數據私隱、提高效率,並擴展區塊鏈這一類透明系統——而Web3正是基於區塊鏈的去中心化線上生態系統。 區教授表示:「為了增強公眾與業界對央行數碼貨幣能確保私隱的信心,我們主張採用全面性的綜合策略。首先,有必要整合先進的私隱提升技術,如零知識證明與安全多方運算。這些技術既助達成交易,同時能夠保護用戶的身份與詳細資料。 」 研究亦考慮到不同的架構設計,例如使用公共區塊鏈還是許可制區塊鏈,以及是否採用UTXO(未使用的交易輸出)或帳戶為本的數據模型,深入探討將這些技術整合至央行數碼貨幣系統的各種難題。研究並分析了其他各關鍵因素,如可擴展性、風險、可審計性,以及重要的監管合規等。 透過發佈白皮書,積極參與公眾對話以提高透明度,有助揭開央行數碼貨幣技術的神秘面紗,以及有效解決公眾的疑慮。區教授補充:「由第三方進行的定期審計及合規檢查,可進一步證明私隱保護的完整性。」 預計央行數碼貨幣於未來五年將取得重大進展。有更多國家將會啟動涵蓋零售與批發應用的先導計劃,測試各種使用案例。如此一來,綜合先進經濟體與新興市場的發展,各自研究能迎合其特定經濟及社會需求而定制的央行數碼貨幣。  為了在央行數碼貨幣的發展領域保持領先,區教授表示:「香港應繼續投資研發,同時透過政府、業界與學術界的多方合作促進創新。我們應著重開拓可以作為全球基準的全新央行數碼貨幣技術與使用案例。」  最近,金管局展開了全新的批發層面央行數碼貨幣(wCBDC)項目Ensemble,支持香港代幣化市場發展。自央行數碼貨幣專家小組成立以來,理大學者與區教授及其他成員一直與金管局密切合作,研究央行數碼貨幣與相關數碼貨幣的各個層面。

2024年5月2日

研究及創新

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中國石油大學代表團到訪理大

中國石油大學(北京)代表團於4月30日到訪理大進行交流會談及參觀實驗室。 理大協理副校長(內地研究拓展)董澄教授歡迎代表團並介紹理大最新科研發展,會上討論有關聯合申請科研項目、共同發表學術論文及舉辦國際會議等。同時雙方分享可協辦的師生交流活動,包括學者訪問、夏令營活動及聯合學生指導等。 代表團亦參觀岩石力學實驗室、智能岩土技術實驗室及深空探測研究中心。透過實地考觀,深入了解理大的建築及環境和科學卓越發展。  

2024年4月30日

活動

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傳媒專訪:理大研究助兒童提升網路安全意識

理大應用社會科學系副教授李紫媚博士領導的一項研究發現,高度使用電子設備會引致增加兒童網路侵害的風險。 李博士和她的研究團隊結合現實治療法的概念,開發了16套教育材料,旨在幫助教師和社工強化兒童的網路安全意識。 訪問全文: https://polyu.me/4a1AO2Z https://polyu.me/3UAQfe0 https://polyu.me/4bwwaLV

2024年4月30日

其他

20240429 - PolyU nurtures young researchers under the RGC Postdoctoral Fellowship Scheme-02

理大培育年輕研究員獲研資局博士後獎學金計劃支持

香港理工大學(理大)致力於培育年輕研究員,在2024/25年度研資局博士後獎學金計劃中獲得七個名額(待最終確認)。 七名候選者的項目涵蓋語言學、電子工程、建築與房地產、康復科學、航空工程、應用生物學、化學技術、和生物醫學工程。這展示了理大在多學科領域兼備卓越研究和壯大的人才庫。 該計劃旨在鼓勵博士畢業生投身研究工作,以及為具潛質的研究人員在事業里程早期提供支援,以培育、挽留及擴大研究人才庫,支持香港推動研發及培養研究文化。每年頒發獎學金名額50個,每名得獎者將於教資會資助大學受聘為全職博士後研究員,為期36個月。

2024年4月29日

獎項及成就

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理大與上海西井科技共建聯合創新實驗室

2024年4月26日,滬港合作會議第六次會議在香港舉行,在上海市委副書記、市長龔正和香港特區行政長官李家超等領導的見證下,香港理工大學(理大)和上海西井科技股份有限公司(西井科技)簽署了人工智能和自動駕駛方面的深度產學研合作協定,將共建聯合創新實驗室,雙方共同探索該領域的前沿技術和應用實踐。 此次合作協定的簽署將推動雙方通過聯合實驗室平臺進行資源分享整合,共同在高級導航定位系統、空間感知技術、新型補能技術、無人駕駛規控技術等共同關注的方向,推動技術突破和產業化應用、聯合攻克關鍵共性技術難題。同時,深化產學研合作,共同培養高素質的科研和工程技術人才。 理大副校長(研究及創新)趙汝恒教授表示︰「產學研的深度融合已成為科技創新發展的關鍵。因此,香港理工大學與西井科技的合作具有重大意義。雙方將充分利用彼此在人工智能前沿領域的優勢,在協同創新、人才培養等方面攜手同行,為人工智能技術發展提供新動能。」 西井科技創始人、董事長譚黎敏表示︰「作為深耕人工智能應用領域的科技企業,西井科技非常榮幸能夠攜手香港理工大學開展合作,期待與香港理工大學一同攀登科創高峰,以人工智能技術提升人類福祉、建設更加美好的世界。」 展望未來,理大將與西井科技攜手打造產學研深度融合的創新聯合體,持續推進人工智能、自動駕駛領域的密切合作與交流,從而實現突破性研究,以場景需求驅動科技成果轉化,並培養領域內的傑出技術人才,促進教育、科技、人才發展。  

2024年4月29日

研究合作

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河套深港科技創新合作區深圳園區發展署代表團訪問理大

河套深港科技創新合作區深圳園區發展署副署長黎慧來於2024年4月24日率領代表團到訪香港理工大學(理大)並參觀了化學生物學及藥物研發國家重點實驗室、國家鋼結構工程技術研究中心香港分中心、以及智慧城市研究院。 理大校長滕錦光教授、副校長(教學)黃國賢教授、應用生物及化學科技學系教授及系主任周銘祥教授、建築及房地產學系教授及系主任任志浩教授、以及智慧城市研究院院長及講座教授史文中教授與代表團進行了交流會談,重點討論了前景廣闊的河套地區未來的發展和合作機會。理大一直致力與業界及政府機構加強合作,以促進知識轉移、卓越研究及社會影響。  

2024年4月26日

活動

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理大與蔡司視光護理建立全球夥伴關係 擴大專利近視控制技術影響力及市場滲透

香港理工大學(理大)與蔡司視光護理建立全球夥伴合作關係,通過知識產權授權及共同研發等模式,擴大理大專利近視控制鏡片技術的影響力,並加速相關產品的市場滲透。蔡司視光護理為全球領先的眼鏡鏡片及眼科儀器生產商之一。 授權協議簽署儀式在蔡司視光護理位於德國阿倫的總部舉行,出席的雙方代表包括理大眼科視光學院主任紀家樹教授、蔡司視光護理首席技術官兼首席營運官Benjamin Viering博士、理大知識轉移及創業總監王家達先生及蔡司視光護理鏡片產品開發主管Timo Kratzer先生。同時,該項近視控制技術的發明者理大眼科視光學院副教授謝欣然博士、訪問講座教授杜嗣河教授及客座教授林小燕教授亦有出席儀式,見證此重要時刻。在相關協議下,蔡司視光護理會將理大的專利近視控制技術應用於旗下專業光學產品中。 此外,理大與蔡司視光護理建立的夥伴關係開啟了雙方在研究及開發上的長期合作機會,主要專注於近視控制及其他眼科技術上。事實上,理大與蔡司於數年前已開始就研究與教育探討合作的可能性。 簽署儀式結束後,理大代表團參觀了蔡司視光護理的頂尖實驗室及生產設施,並與蔡司的代表就未來的科研合作進行深入討論。 王家達先生對於達成是次合作感到鼓舞,並表示:「蔡司視光護理是全球行業領導者,這次合作不但可加速理大創新技術商品化及滲透國際市場的步伐,更增強了我們在研究和知識轉移方面的影響力。我深信理大的近視控制和其他眼科技術將會繼續發揮正面影響,造福社會。」透過是次合作,雙方將攜手研發更多創新技術,以保護和改善大眾的視力。 Benjamin Viering 博士補充說:「理大和蔡司已緊密合作多年。針對近視和相關治療的進一步研究非常重要,而這需要深入的學術與產業界合作。因此,我們很高興能加強與理大的合作,共同應對近視帶來的威脅,為全球兒童的福祉努力。」 全球三分一人口受近視影響,理大在應對近視的科研工作上一直走在前沿,研發出以非入侵性方式控制兒童近視加深的創新技術。其中,由理大眼科視光學院科研人員開發的先進近視控制技術可應用在專門的隱形眼鏡和眼鏡鏡片中,相關產品自 2018 年推出市場以來已惠及全球數百萬人,確立了其在近視控制技術領域的市場領導地位。

2024年4月25日

活動

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理大與免疫鍵有限公司合作成立免疫治療聯合實驗室

香港理工大學(理大)與免疫鍵有限公司(Axis)正式合作,共同促進癌症免疫治療研發,改善香港癌症患者的治療成效。是次合作將利用理大新建、符合現行藥品生產管理規範(cGMP)的先進療法製品(ATP)實驗室和設施,進行多種新型「T細胞受體工程T細胞」(TCR-T細胞)療法的臨床試驗。雙方亦將合作開發至少 30 種針對癌症免疫治療中,新型 T 細胞標靶的新型抗體等生物製劑。 理大與免疫鍵合作成立「香港理工大學 - 免疫鍵有限公司免疫治療聯合實驗室」的協議簽署儀式於4月18日舉行。 在理大常務及學務副校長黃永德教授、免疫鍵有限公司董事長及香雪製藥董事長王永輝先生、香雪生命科學戰略委員會主任張克堅先生、免疫鍵有限公司聯合創始人及理大應用生物及化學科技學系客座教授劉耀南醫生的見證下,由理大應用生物及化學科技學系系主任周銘祥教授,以及免疫鍵有限公司執行長兼香雪生命科學執行長曾侖醫生代表簽署。 黃永德教授致辭時表示,是次合作將加強理大在生命科學領域的前沿研究,特別是細胞療法轉化醫學方面的努力,以治療包括癌症在內的多種疾病,為促進大灣區發展成為細胞治療創新中心作出貢獻。多年來,理大研究人員已參與三種取得美國食品及藥物管理局(FDA)批准進行臨床試驗(IND)的癌症治療新藥物研究工作。藥物中的黃酮類化合物和生物製劑(精氨酸酶)等小分子是由理大化學生物學及藥物研發國家重點實驗室和應用生物與化學科技學系開發。 免疫療法和細胞療法是過去十年在治療癌症方面的兩大重要發現。2018年諾貝爾生理學或醫學獎得獎項目便是突破性發現 T 淋巴細胞蛋白CTLA-4 和 PD-1在癌症治療中的重要性。這開啟了「免疫檢查點療法」的新領域,透過此療法可重新激活癌症患者自身免疫系統以殺死癌細胞。另一種免疫療法是「過繼性細胞療法」,透過收集癌症患者自身的T細胞進行基因改造,賦予它們殺死癌症的新功能,然後在實驗室內進行大量擴增,再回輸予病人。此療法的其一例子是TCR-T療法,而香雪和子公司香雪生命科學及免疫鍵是此領域的全球領導者之一。 王永輝先生致辭時表示,香雪製藥有限公司自2012年起致力於細胞治療計劃,2018年在港成立免疫鍵,並與理大簽署合作備忘錄,期望為香港癌症患者提供細胞療法。免疫鍵專注利用T細胞過繼免疫治療技術(TAEST技術)來治療癌症,致力於對多種惡性實體腫瘤具高特異性和親和力的新一代抗腫瘤TCR-T研發。目前,免疫鍵有兩款產品於中國獲得臨床試驗批准,分別用於軟組織肉瘤和原發性肝癌的治療。是次與理大的正式合作將進一步加速免疫鍵在香港進行臨床試驗,讓更多本地病人受惠,亦將與理大合作開發多達30種標靶的抗體生物製劑,應用於未來的新型細胞療法。 在大學教育資助委員會資助下,理大於校園設立cGMP設施,其符合國際醫藥品稽查協約組織(PIC/S)就先進療法製品臨床研究和開發指南。該設施將使用隔離器對人類幹細胞或免疫細胞進行無菌處理,用於再生醫學或免疫療法的臨床試驗,並配備專業培訓設施。理大研究人員將與免疫鍵合作,研發更多新型腫瘤標靶生物製劑,包括TCR樣抗體,研究和開發它們用於基於細胞治療方法的癌症治療。

2024年4月24日

研究合作

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PolyU scholar honoured with international GIScience awards, visited by renowned academic for the research center

The Hong Kong Polytechnic University (PolyU) scientists excel in the scientific research of geomatics and GeoAI to address societal and environmental challenges, receiving international awards and visit from esteemed academician.  Prof. Qihao WENG, Chair Professor of Geomatics and Artificial Intelligence of the Department of Land Surveying and Geo-Informatics, Global STEM Professor, and Principal Investigators and Directors of the Research Centre for Artificial Intelligence in Geomatics (RCAIG) and the JC Stem Lab Earth Observations (POLEIS) at PolyU, has defined urban remote sensing as a new field and has transformed urban environmental research through theoretical and technical advancements. These include novel algorithms and innovative methods for sub-pixel-scale analysis and time series imagery. Prof. WENG has been honoured with the 2024 AAG Wilbanks Prize for Transformational Research in Geography presented by the American Association of Geographers (AAG). The Wilbanks Prize is awarded to geographers who have made groundbreaking contributions in the fields of Geography and GIScience.  Additionally, Prof. WENG has received the Remote Sensing Speciality Group’s (RSSG) Lifetime Achievement Honour Award for the year of 2024, which serves as a testament to his significant contributions to the field of remote sensing. The RSSG of AAG is dedicated to promoting the understanding of remote sensing science and fostering dialogue and interaction among geographers in the applications of remote sensing technology across various domains, including research, teaching, public service and private enterprise.  From heatwaves to pandemic diseases, the urban environments worldwide face numerous challenges. Prof. WENG and his research team are harnessing artificial intelligence (AI) and informatics to address emerging concerns related to environmental changes and urban growth.  Innovative geospatial and AI technologies offer ground-breaking solutions and insights into the dynamic changes occurring in our natural and social surroundings. The applications of GeoAI are rapidly expanding across various fields, encompassing transportation, urban and public safety, planning, climate change and natural disasters. The research led by Prof. WENG has significantly advanced our theoretical understanding and empirical knowledge of urban heat islands, urban sprawl, urbanization effects, and urban environmental sustainability. By establishing relationships among satellite thermal infrared imagery, land surface temperature, and air temperature, the research connects remotely sensed data to urban spatial patterns, radiation budgets, and climate change. The methodology, developed in collaboration with other researchers in 2024, for estimating land-surface temperature from satellite-derived attributes of vegetation, has had far-reaching impacts in various fields, including urban geography, landscape ecology, urban planning, urban meteorology, and climatology. Prof. WENG is also a Foreign Member of The Academy of Europe (Academia Europaea), and a Fellow of IEEE, AAAS, ASPRS and AAIA. Moreover, recently, Prof. Jun CHEN, an esteemed member of the International Advisory Committee of the Research Institute of Land and Space and Chief Scientist at the National Geomatics Centre of China, visited the RCAIG and POLEIS research centre led by Prof. WENG. Prof. WENG and Prof. CHEN engaged in insightful dialogues covering frontiers in scientific research of geomatics and GeoAI and the advantageous research climate fostered by the Hong Kong SAR Government's favourable policies. The research team of Prof. WENG took this opportunity to present their latest research initiatives to Prof. CHEN. Their presentations covered advanced remote sensing for environmental monitoring, urban heat island effect analysis, and cutting-edge techniques in global urban mapping, among other topics. These presentations underscored PolyU’s innovative drive in geospatial technology and GeoAI. Prof. CHEN also delivered an insightful talk to the research team as well. For More: https://polyu.hk/krgeW Learn more about Prof. Qihao Weng’s research focus in the video: https://polyu.me/3Vt7yih  

2024年4月18日

獎項及成就

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