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理大研究首度制备二维全有机钙钛矿 展现二维电子的应用潜力

钙钛矿是材料科学其中一个最受关注的研究领域。最近,由香港理工大学(理大)应用物理学系材料物理与化学讲座教授兼杰出创科学人教授罗健平教授、助理教授冷凯博士领导的研究,联同博士后研究员及该研究论文第一作者崔华燮博士成功构建出全有机二维钙钛矿,解决了一项多年来未能解决的难题。这项科研突破开辟了二维全有机钙钛矿的新领域,为基础科学和潜在应用带来重大意义,并已刊登于国际学术期刊《科学》(Science)。 钙钛矿(perovskite)与钙钛氧化矿物的晶体结构相近,它最为人熟识的,是具有多种电和磁的特质。罗教授与他的团队指出这些特质令钙钛矿可以广泛应用于太阳能电池、照明、催化,以及其他现今经济中极为重要的领域。钙钛矿的基本化学方程式为ABX3,特征是可以透过改变A与B 阳离子及X阴离子作出调控,为高性能材料开拓了许多新的发展方向。 钙钛矿最初是作为一种有机化合物,罗健平教授的团队特别关注研究全有机钙钛矿这个新兴分类。在这个分类中,由于A、B与X均为有机分子而非金属或氧气等单一原子种类。使用有机成分创建三维钙钛矿的设计原理最近才被确立。值得注意的是,全有机钙钛矿比全无机钙钛矿具有明显的优势,因为它们可溶液加工且灵活,从而实现经济高效的制造。此外,透过操纵晶体的化学成分,可以精确设计有价值的电磁特性,例如在电子和电容器中应用的介电特性。 传统上,由于适合晶体结构的有机分子的选择有限,研究人员在合成全有机三维钙钛矿时面临挑战。罗教授与团队提出了一种创新方法,以二维层而不是三维晶体的形态合成全有机钙钛矿,能克服某些累赘分子的限制,有可能融入更多不同有机离子,有望因而发掘更多不同的特性。 为证实这项预测,研究团队特别研发了一种全新的通用类层状有机钙钛矿,并将其命名为“Choi-Loh-v相”「CL-v」。这些钙钛矿由薄如粒子的层次组成,并由「范德华」(van der Waals)粘合成形。CL-v中的「v」代表van der Waals,「C」和「L」则取自崔博士和罗教授的姓氏。与先前研究的混合式二维钙钛矿比较,CL-v相透过在单元格中加入另一个B阳离子而变得稳定,其通用化学方程式为A2B2X4。 团队以液相化学来制备一种名为CMD-N-P2的CL-v 材料,其中的A、B和X 的位点分别由CMD(一种氯化环状有机粒子)、铵和PF6− 离子占据。透过在低温下进行的高分辨率电子显微镜,团队确定了他们所预期的晶体结构。虽然这些薄如粒子的二维有机钙钛矿与传统三维矿物基本上相异,但在二维状态下仍会结晶,还可以剥落成只有几纳米厚的薄片,比人类头发薄20,000倍。 二维有机钙钛矿的溶液加工性显示了其在二维电子学中应用的可能。理大团队亦测量得到CL-v钙钛矿的介电常数范围为4.8至5.5,高于二氧化硅和六方氮化硼等常用材料的值。这项发现为将 CL-v 相作为二维电子装置中的介电层提供了大好机会,因为这些装置通常需要具有高介电常数的二维介电层,而这通常是难以取得的。团队成员冷博士成功解决了将二维有机钙钛矿与二维电子装置整合的挑战。在他们的方法中,团队使用CL-v相作为顶栅介电层,而通道材料由原子级薄的硫化钼组成。使用CL-v相令晶体管能够比传统的氧化硅介电层更有效地控制源极端子和漏极端子之间的电流流动。 罗教授的研究不仅建立了全新的全有机钙钛矿,而且还展示瞭如何将它们与先进的制造技术相结合进行溶液加工,以提高二维电子装置的性能。这些发展为创建更有效率、更通用的电子系统开辟了新的可能性。

2024年5月6日

研究及创新

20240426 - Allen AU-02

理大研究倡导央行数码货币的私隐保护

私隐保护是央行数码货币(CBDC)发展的关键所在。香港理工大学(理大)的电子计算科学家致力研究「私隐提升技术」(PET)的应用,以确保央行数码货币的交易机密和完整性。  理大电子计算学系教授区文浩教授正为央行数码货币专家小组研究有关央行数码货币发展中私隐保护的白皮书,以加强公众与业界的信心。区教授表示:「将私隐提升技术纳入央行数码货币的设计非常重要,系统设计应保持透明,予公众查询」。  相关的研究主要考察假名(Pseudonym)丶零知识证明(Zero-knowledge Proof)丶环签名(Ring Signature)及安全多方运算等技术。在保护交易私隐方面,这些技术都具备独特优势。例如,零知识证明可以让交易验证在不泄露任何交易或个人资料的情况下进行,从而保持交易的不可有连结性和用户匿名。  零知识证明又名零知识密码学,允许「证明者」说服任何人计算的有效性而不泄漏任何资讯,因此称为零知识。零知识证明被视为能够影响Web3的突破性技术,因为该技术能够保护数据私隐丶提高效率,并扩展区块链这一类透明系统——而Web3正是基於区块链的去中心化线上生态系统。 区教授表示:「为了增强公众与业界对央行数码货币能确保私隐的信心,我们主张采用全面性的综合策略。首先,有必要整合先进的私隐提升技术,如零知识证明与安全多方运算。这些技术既助达成交易,同时能够保护用户的身份与详细资料。 」 研究亦考虑到不同的架构设计,例如使用公共区块链还是许可制区块链,以及是否采用UTXO(未使用的交易输出)或帐户为本的数据模型,深入探讨将这些技术整合至央行数码货币系统的各种难题。研究并分析了其他各关键因素,如可扩展性丶风险丶可审计性,以及重要的监管合规等。 透过发布白皮书,积极参与公众对话以提高透明度,有助揭开央行数码货币技术的神秘面纱,以及有效解决公众的疑虑。区教授补充:「由第三方进行的定期审计及合规检查,可进一步证明私隐保护的完整性。」 预计央行数码货币於未来五年将取得重大进展。有更多国家将会启动涵盖零售与批发应用的先导计划,测试各种使用案例。如此一来,综合先进经济体与新兴市场的发展,各自研究能迎合其特定经济及社会需求而定制的央行数码货币。  为了在央行数码货币的发展领域保持领先,区教授表示:「香港应继续投资研发,同时透过政府丶业界与学术界的多方合作促进创新。我们应着重开拓可以作为全球基准的全新央行数码货币技术与使用案例。」  最近,金管局展开了全新的批发层面央行数码货币(wCBDC)项目Ensemble,支持香港代币化市场发展。自央行数码货币专家小组成立以来,理大学者与区教授及其他成员一直与金管局密切合作,研究央行数码货币与相关数码货币的各个层面。

2024年5月2日

研究及创新

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中国石油大学代表团到访理大

中国石油大学(北京)代表团于4月30日到访理大进行交流会谈及参观实验室。 理大协理副校长(内地研究拓展)董澄教授欢迎代表团并介绍理大最新科研发展,会上讨论有关联合申请科研项目、共同发表学术论文及举办国际会议等。同时双方分享可协办的师生交流活动,包括学者访问、夏令营活动及联合学生指导等。 代表团亦参观岩石力学实验室、智能岩土技术实验室及深空探测研究中心。透过实地考观,深入了解理大的建筑及环境和科学卓越发展。  

2024年4月30日

活动

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传媒专访:理大研究助儿童提升网路安全意识

理大应用社会科学系副教授李紫媚博士领导的一项研究发现,高度使用电子设备会引致增加儿童网络侵害的风险。 李博士和她的研究团队结合现实治疗法的概念,开发了16套教育材料,旨在帮助教师和社工强化儿童的网络安全意识。 访问全文: 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

理大培育年轻研究员获研资局博士后奖学金计划支持

香港理工大学(理大)致力于培育年轻研究员,在2024/25年度研资局博士后奖学金计划中获得七个名额(待最终确认)。 七名候选者的项目涵盖语言学、电子工程、建筑与房地产、康复科学、航空工程、应用生物学、化学技术、和生物医学工程。这展示了理大在多学科领域兼备卓越研究和壮大的人才库。 该计划旨在鼓励博士毕业生投身研究工作,以及为具潜质的研究人员在事业里程早期提供支持,以培育、挽留及扩大研究人才库,支持香港推动研发及培养研究文化。每年颁发奖学金名额50个,每名得奖者将于教资会资助大学受聘为全职博士后研究员,为期36个月。  

2024年4月29日

奖项及成就

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理大与上海西井科技共建联合创新实验室

2024年4月26日,沪港合作会议第六次会议在香港举行,在上海市委副书记丶市长龚正和香港特区行政长官李家超等领导的见证下,香港理工大学(理大)和上海西井科技股份有限公司(西井科技)签署了人工智能和自动驾驶方面的深度产学研合作协定,将共建联合创新实验室,双方共同探索该领域的前沿技术和应用实践。 此次合作协定的签署将推动双方通过联合实验室平台进行资源分享整合,共同在高级导航定位系统丶空间感知技术丶新型补能技术丶无人驾驶规控技术等共同关注的方向,推动技术突破和产业化应用丶联合攻克关键共性技术难题。同时,深化产学研合作,共同培养高素质的科研和工程技术人才。 理大副校长(研究及创新)赵汝恒教授表示∶「产学研的深度融合已成为科技创新发展的关键。因此,香港理工大学与西井科技的合作具有重大意义。双方将充分利用彼此在人工智能前沿领域的优势,在协同创新丶人才培养等方面携手同行,为人工智能技术发展提供新动能。」 西井科技创始人丶董事长谭黎敏表示∶「作为深耕人工智能应用领域的科技企业,西井科技非常荣幸能够携手香港理工大学开展合作,期待与香港理工大学一同攀登科创高峰,以人工智能技术提升人类福祉丶建设更加美好的世界。」 展望未来,理大将与西井科技携手打造产学研深度融合的创新联合体,持续推进智能丶自动驾驶领域的密切合作与交流,从而实现突破性研究,以场景需求驱动科技成果转化,并培养领域内的杰出技术人才,促进教育丶科技丶人才发展。  

2024年4月29日

研究合作

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河套深港科技创新合作区深圳园区发展署代表团访问理大

河套深港科技创新合作区深圳园区发展署副署长黎慧来于2024年4月24日率领代表团到访香港理工大学(理大)并参观了化学生物学及药物研发国家重点实验室、国家钢结构工程技术研究中心香港分中心、以及智慧城市研究院。 理大校长滕锦光教授、副校长(教学)黄国贤教授、应用生物及化学科技学系教授及系主任周铭祥教授、建筑及房地产学系教授及系主任任志浩教授、以及智慧城市研究院院长及讲座教授史文中教授与代表团进行了交流会谈,重点讨论了前景广阔的河套地区未来的发展和合作机会。理大一直致力与业界及政府机构加强合作,以促进知识转移、卓越研究及社会影响。  

2024年4月26日

活动

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理大与蔡司视光护理建立全球夥伴关系 扩大专利近视控制技术影响力及市场渗透

香港理工大学(理大)与蔡司视光护理建立全球夥伴合作关系,通过知识产权授权及共同研发等模式,扩大理大专利近视控制镜片技术的影响力,并加速相关产品的市场渗透。蔡司视光护理为全球领先的眼镜镜片及眼科仪器生产商之一。 授权协议签署仪式在蔡司视光护理位於德国阿伦的总部举行,出席的双方代表包括理大眼科视光学院主任纪家树教授丶蔡司视光护理首席技术官兼首席营运官Benjamin Viering博士丶理大知识转移及创业总监王家达先生及蔡司视光护理镜片产品开发主管Timo Kratzer先生。同时,该项近视控制技术的发明者理大眼科视光学院副教授谢欣然博士丶访问讲座教授杜嗣河教授及客座教授林小燕教授亦有出席仪式,见证此重要时刻。在相关协议下,蔡司视光护理会将理大的专利近视控制技术应用於旗下专业光学产品中。 此外,理大与蔡司视光护理建立的夥伴关系开启了双方在研究及开发上的长期合作机会,主要专注於近视控制及其他眼科技术上。事实上,理大与蔡司於数年前已开始就研究与教育探讨合作的可能性。 签署仪式结束後,理大代表团参观了蔡司视光护理的顶尖实验室及生产设施,并与蔡司的代表就未来的科研合作进行深入讨论。 王家达先生对於达成是次合作感到鼓舞,并表示:「蔡司视光护理是全球行业领导者,这次合作不但可加速理大创新技术商品化及渗透国际市场的步伐,更增强了我们在研究和知识转移方面的影响力。我深信理大的近视控制和其他眼科技术将会继续发挥正面影响,造福社会。」透过是次合作,双方将携手研发更多创新技术,以保护和改善大众的视力。 Benjamin Viering 博士补充说:「理大和蔡司已紧密合作多年。针对近视和相关治疗的进一步研究非常重要,而这需要深入的学术与产业界合作。因此,我们很高兴能加强与理大的合作,共同应对近视带来的威胁,为全球儿童的福祉努力。」 全球三分一人口受近视影响,理大在应对近视的科研工作上一直走在前沿,研发出以非入侵性方式控制儿童近视加深的创新技术。其中,由理大眼科视光学院科研人员开发的先进近视控制技术可应用在专门的隐形眼镜和眼镜镜片中,相关产品自 2018 年推出市场以来已惠及全球数百万人,确立了其在近视控制技术领域的市场领导地位。

2024年4月25日

活动

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理大与免疫键有限公司合作成立免疫治疗联合实验室

香港理工大学(理大)与免疫键有限公司(Axis)正式合作,共同促进癌症免疫治疗研发,改善香港癌症患者的治疗成效。是次合作将利用理大新建、符合现行药品生产管理规范(cGMP)的先进疗法制品(ATP)实验室和设施,进行多种新型「T细胞受体工程T细胞」(TCR-T细胞)疗法的临床试验。双方亦将合作开发至少 30 种针对癌症免疫治疗中,新型 T 细胞标靶的新型抗体等生物制剂。 理大与免疫键合作成立「香港理工大学 - 免疫键有限公司免疫治疗联合实验室」的协议签署仪式于4月18日举行。 在理大常务及学务副校长黄永德教授、免疫键有限公司董事长及香雪制药董事长王永辉先生、香雪生命科学战略委员会主任张克坚先生、免疫键有限公司联合创始人及理大应用生物及化学科技学系客座教授刘耀南医生的见证下,由理大应用生物及化学科技学系系主任周铭祥教授,以及免疫键有限公司执行长兼香雪生命科学执行长曾仑医生代表签署。 黄永德教授致辞时表示,是次合作将加强理大在生命科学领域的前沿研究,特别是细胞疗法转化医学方面的努力,以治疗包括癌症在内的多种疾病,为促进大湾区发展成为细胞治疗创新中心作出贡献。多年来,理大研究人员已参与三种取得美国食品及药物管理局(FDA)批准进行临床试验(IND)的癌症治疗新药物研究工作。药物中的黄酮类化合物和生物制剂(精氨酸酶)等小分子是由理大化学生物学及药物研发国家重点实验室和应用生物与化学科技学系开发。 免疫疗法和细胞疗法是过去十年在治疗癌症方面的两大重要发现。2018年诺贝尔生理学或医学奖得奖项目便是突破性发现 T 淋巴细胞蛋白CTLA-4 和 PD-1在癌症治疗中的重要性。这开启了「免疫检查点疗法」的新领域,透过此疗法可重新激活癌症患者自身免疫系统以杀死癌细胞。另一种免疫疗法是「过继性细胞疗法」,透过收集癌症患者自身的T细胞进行基因改造,赋予它们杀死癌症的新功能,然后在实验室内进行大量扩增,再回输予病人。此疗法的其一例子是TCR-T疗法,而香雪和子公司香雪生命科学及免疫键是此领域的全球领导者之一。 王永辉先生致辞时表示,香雪制药有限公司自2012年起致力于细胞治疗计划,2018年在港成立免疫键,并与理大签署合作备忘录,期望为香港癌症患者提供细胞疗法。免疫键专注利用T细胞过继免疫治疗技术(TAEST技术)来治疗癌症,致力于对多种恶性实体肿瘤具高特异性和亲和力的新一代抗肿瘤TCR-T研发。目前,免疫键有两款产品于中国获得临床试验批准,分别用于软组织肉瘤和原发性肝癌的治疗。是次与理大的正式合作将进一步加速免疫键在香港进行临床试验,让更多本地病人受惠,亦将与理大合作开发多达30种标靶的抗体生物制剂,应用于未来的新型细胞疗法。 在大学教育资助委员会资助下,理大于校园设立cGMP设施,其符合国际医药品稽查协约组织(PIC/S)就先进疗法制品临床研究和开发指南。该设施将使用隔离器对人类干细胞或免疫细胞进行无菌处理,用于再生医学或免疫疗法的临床试验,并配备专业培训设施。理大研究人员将与免疫键合作,研发更多新型肿瘤标靶生物制剂,包括TCR样抗体,研究和开发它们用于基于细胞治疗方法的癌症治疗。

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

奖项及成就

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