香港理工大學（理大）學者利用大學的跨學科優勢，致力研究材料合成、特性以及裝置製備，推動其在激光、光傳感器與光熱的創新應用。由理大應用物理學系教授曾遠康教授領導的跨學科團隊，聚焦研究低維材料的合成、加工和表徵，並將其應用於光學與光子學等不同範疇。
用於非線性光學與超快光子學的二維材料
超快激光器是光子學領域的一項重大突破，其應用範圍涵蓋精密微加工、醫學成像與光譜分析。憑藉其極短脈衝的獨特性，超快激光可產生出高分辨率成像與先進材料加工技術，讓它成為科研與工業應用方面不可或缺的工具。
近年，二維（2D）材料為光子學裝置的研發帶來了不少突破。曾教授的團隊在實驗室，更專注於利用2D材料的非線性光學（NLO）特性，研發出可用於超短激光脈衝技術的新材料。近期，團隊為2D三元GeSeTe納米片的非線性光學反應進行了重點研究，成功將其用作可飽和吸收體，因而開發出1.017皮秒與531飛秒的超短脈衝輸出。
透過發掘這些材料的獨特性質，團隊進一步提升了超快激光系統的性能與功能，為通訊技術、生物醫學工程及基礎研究等領域的創新應用開闢了新道路。
多功能光電裝置范德華二極管的多元化改良研究
曾教授的研究主要圍繞范德華（vdW）光電二極管展開多重要素的分析。透過比較功率指數α、復合階數β等關鍵性能參數及其在多種裝置中的演變規律，研究團隊成功為全范德華（a-vdW）裝置的各參數帶來接近的理想值，展現出對復合-陷阱效應的強耐受特性。相較之下，採用傳統光刻技術圖像化的同類裝置中，α值顯著降低至一半。這表明大多數複合捕獲和性能下降出現在金屬-2D界面處，亦驗證了團隊提出有關2D光電二極體接觸集成策略的新方法之論點。
此外，效率分析以及團隊在a-vdW裝置的異質接面處測量的費米能階排列的實測數據表明：透過精確調控材料的厚度，可帶來穩定的p-n結，從而為光生載流子的生成-復合、分離、傳輸與提取過程帶來了關鍵的平衡性。此外，由於光電二極體具有優異的光伏性能，它已成功用於演示多波段成像應用，既可用作單像素探測器，亦可用作閘極可調的光電邏輯與閘，讓它有機會成為多功能光電子裝置的理想組成部份。
用於可持續水源與能源解決方案的光熱材料之研究
曾教授的研究重點包括合成並分析各類光熱材料（等離子體、半導體和碳基材料）的特性，以解決實際應用的挑戰。這些材料可以吸收陽光並將其高效地轉化為熱能。透過將光熱材料融入低導熱率的多孔基板上，研究團隊製作出多種太陽能蒸發器。這些太陽能蒸發器可漂浮於水面，透過吸收寬譜太陽光並將其轉化為熱能，在空氣-水界面處直接蒸發海水或廢水，產生的蒸汽經冷凝後可轉化成淡水。
與傳統系統不同，這種技術無須從儲水池底部加熱，從而大幅降低熱量損失，並使光熱轉換的效率大幅提升至80%以上。此外，系統全程無須電力或使用昂貴的聚焦光學元件即可運作，非常適合用於水淨化和太陽能轉換等應用。
此外，曾教授的團隊還開發了可用於醫療設備消毒的太陽能高溫蒸發器，其不僅具有成本效益，還可以減少碳排放量而帶來更綠色的未來。
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