香港理工大学（理大）学者利用大学的跨学科优势，致力研究材料合成、特性以及装置制备，推动其在激光、光传感器与光热的创新应用。由理大应用物理学系教授曾远康教授领导的跨学科团队，聚焦研究低维材料的合成、加工和表征，并将其应用于光学与光子学等不同范畴。
用于非线性光学与超快光子学的二维材料
超快激光器是光子学领域的一项重大突破，其应用范围涵盖精密微加工、医学成像与光谱分析。凭借其极短脉冲的独特性，超快激光可产生出高分辨率成像与先进材料加工技术，让它成为科研与工业应用方面不可或缺的工具。
近年，二维（2D）材料为光子学装置的研发带来了不少突破。曾教授的团队在实验室，更专注于利用2D材料的非线性光学（NLO）特性，研发出可用于超短激光脉冲技术的新材料。近期，团队为2D三元GeSeTe纳米片的非线性光学反应进行了重点研究，成功将其用作可饱和吸收体，因而开发出1.017皮秒与531飞秒的超短脉冲输出。
透过发掘这些材料的独特性质，团队进一步提升了超快激光系统的性能与功能，为通讯技术、生物医学工程及基础研究等领域的创新应用开辟了新道路。
多功能光电装置范德华二极管的多元化改良研究
曾教授的研究主要围绕范德华（vdW）光电二极管展开多重要素的分析。透过比较功率指数α、复合阶数β等关键性能参数及其在多种装置中的演变规律，研究团队成功为全范德华（a-vdW）装置的各参数带来接近的理想值，展现出对复合-陷阱效应的强耐受特性。相较之下，采用传统光刻技术图像化的同类装置中，α值显著降低至一半。这表明大多数复合捕获和性能下降出现在金属-2D界面处，亦验证了团队提出有关2D光电二极管接触集成策略的新方法之论点。
此外，效率分析以及团队在a-vdW装置的异质接面处测量的费米能阶排列的实测数据表明：透过精确调控材料的厚度，可带来稳定的p-n结，从而为光生载流子的生成-复合、分离、传输与提取过程带来了关键的平衡性。此外，由于光电二极管具有优异的光伏性能，它已成功用于演示多波段成像应用，既可用作单像素探测器，亦可用作闸极可调的光电逻辑与闸，让它有机会成为多功能光电子装置的理想组成部份。
用于可持续水源与能源解决方案的光热材料之研究
曾教授的研究重点包括合成并分析各类光热材料（等离子体、半导体和碳基材料）的特性，以解决实际应用的挑战。这些材料可以吸收阳光并将其高效地转化为热能。透过将光热材料融入低导热率的多孔基板上，研究团队制作出多种太阳能蒸发器。这些太阳能蒸发器可漂浮于水面，透过吸收宽谱太阳光并将其转化为热能，在空气-水界面处直接蒸发海水或废水，产生的蒸汽经冷凝后可转化成淡水。
与传统系统不同，这种技术无须从储水池底部加热，从而大幅降低热量损失，并使光热转换的效率大幅提升至80%以上。此外，系统全程无须电力或使用昂贵的聚焦光学组件即可运作，非常适合用于水净化和太阳能转换等应用。
此外，曾教授的团队还开发了可用于医疗设备消毒的太阳能高温蒸发器，其不仅具有成本效益，还可以减少碳排放量而带来更绿色的未来。
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