新闻及香港科大故事
2015

新闻
创新铝合物应用广泛 为建筑界带来曙光
起初只为研究铝的广泛应用,为建筑界带来新技术,谁不知最后却成就了更耀眼的结果。
2011年,土木及环境工程学系陈锐斌教授获全球领先铝生产商UC RUSAL(俄铝)资助,研究如何扩阔铝于建造业方面的应用。由于铝质地较软,无法承受重力,于建筑方面一向只被应用到如窗框等较轻便的结构上。三年以来,研究期即将完结之际,陈教授发现一种新技术,可产生一种称之为复合铝的新铝合物,为研究带来突破。
陈教授表示﹕「一直以来,工程界将碳纤维黏贴到铝的表面以提升铝的硬度,但如今透过纳米科技,我们成功改变碳纤维的构造,首次令它可于结构层面与铝完全融合,这种复合铝的应用范围比传统铝更为广泛,不但可用于制造电子产品、汽车、飞机,亦能运用到更多建筑物的结构部分。」
陈教授正为新物料申请专利,而研究将进行至明年六月,以便陈教授团队进一步研究大量生产这种新铝合物的可行性。复合铝不单比传统铝强韧,传导性能亦更强。虽然它不及钢铁坚韧,但其质轻及防锈特性,适合应用作建筑物天花、飞机外壳、汽车外壳以及框架等结构。若与陈教授团队另一种发明相变物料一同使用,复合铝更可用于建造大厦的外墙。这种新式建筑外围结构比由钢筋水泥建成的较为便宜及环保。
陈教授续称﹕「虽然很多大厦都装有隔热层,但由恒温系统产生的冷暖空气仍会透过大厦幕墙与大厦结构之间的罅隙溜走,可引致高达百分之四十的能源损耗,但由我们发明的智能建筑围护结构则可大量减省这种损耗。」
该新式结构由复合铝、相变物料、石膏板以及聚异氰脲酸酯泡沫塑料组合而成,已通过香港、上海、北京以及莫斯科的楼宇安全测试。
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新闻
5-G无线系统的精彩世界
目前,全球正采用第四代(4-G)无线系统,但研究人员正日以继夜研发新一代5-G无线系统,预计将于2020年面世。未来的5-G系统如何领先当今的4-G技术?据称新系统的数据容量将会扩大1000倍,并能连接多达1000倍以上数量的设备,能源效率比现在优胜1000倍,届时即享有更快速的比特率(bit rate)及明显改善时延问题。此外,5-G系统将支持新的应用场景,例如机器间通讯(machine-to-machine communications)。要达到上述目标并非易事。在早前的科大 “Science-for-Lunch” 午餐座谈会上,刘坚能教授分享了他的最新观点和系统应用的情况,以及面对的技术性挑战和其中的机遇。
现可于此收看有关讲座的分享。
2014

新闻
香港科技大学物理学家成功调控光子形状 创造光腔装载效率最高纪录
香港科技大学(科大)物理系副教授杜胜望及其研究团队,成功调控光子形状,令光腔装载效率大幅提升至百分之八十七,为现今最高纪录。这科学上的突破有望推动实现基于腔量子电动力学的高效量子信息网路,并为将来的量子信息发展奠定基础。有关研究成果近日刊登于物理学的国际权威刊物《物理评论快报》。
2012年诺贝尔物理奖的一半授予了塞尔日·阿罗什的腔量子电动力学的工作。在基于腔量子电动力学的量子信息网络中,光子来回于光腔间飞行,载有量子信息的光子被光腔捕获后,进行量子计算和信息传递。然而,要捕捉光子及将光子装载在光腔中并不容易,因为在光子进入光腔的过程中,可能被反射或直接穿过光腔。在以往的研究中,光子从自由空间载入光腔的效率约不超过百分之二十。
杜教授及其团队揭示了光子在光腔里波粒二相的奇特量子行为。他们的光腔由两面反射镜组成,其中一面镜子的反射率接近百分百,另一面的反射率较低,用来接受光子。研究发现,相对于一个特定的光学腔,光子有一个优化的波形;处于该优化波形的光子可以被光腔百分之百地接纳,而不会从入口处反射回去或逃离。杜教授及其团队通过改变光子形状和利用其波动量子干涉效应达到目的。
杜教授解释,他们采用一个「传告」的方案,利用镭射激发一团铷的冷原子产生纠缠的光子对,通过对其中一个光子的测量,剩下的光子就处于一个被「传告」的条件单光子态,这光子的波形,既可通过控制激发镭射的参数来调控,也可被「传告」后用外加的调制器改变。杜教授及其团队首次运用该技术,实现了破纪录的百分之八十七光腔装载效率,为将来的量子信息发展奠定基础。
杜胜望教授于2008年加入科大,并于2011年获科大理学院颁发杰出研究奖。杜教授毕业于南京大学,并在北京大学取得物理学硕士学位,亦于美国科罗拉多大学波尔德分校取得电机工程硕士与物理学博士学位。他加入科大前,曾于美国史丹福大学担任博士后研究学者。
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新闻
香港科技大学研发出新材料让高分子太阳能电池效率创新纪录
香港科技大学化学系颜河教授的研究团队,近日成功研发出三种新的高分子材料以及超过十种高分子富勒烯材料组合,能够实现高达10.8%的光电转化效率,是迄今最高效的单节高分子太阳能电池。
高分子太阳能电池是一种成本低且环保的太阳能技术。高分子太阳能电池板不但轻巧灵活,更可透过类似报章印刷的技术大量生产,以降低成本。高分子太阳能电池由高分子给体和富勒烯受体的共混薄膜构成,可为智能手机及手提电脑等流动装置充电。尽管高分子太阳能电池近年发展迅速,一些限制条件仍然制约其发展,如高分子-富勒烯共混膜的形貌难于控制。
颜河教授团队与北卡罗来纳州立大学的Harald Ade教授以及马伟博士合作,在《自然通讯》上发表了一篇论文,阐述随温度控制的高分子聚集效应是实现高效率太阳能电池的关键因素。Ade教授团队运用一系列的X光技术对高分子-富勒烯混合物形貌进行了测试,发现由科大颜教授团队研发的混合物拥有「近乎理想」的形貌状态,有别于现存的先进材料。
颜教授表示:「开发高分子太阳能电池材料的研究成功率通常较低,仅有几种高分子材料和一种富勒烯材料可达9%的光电转化效率。而我们团队自2013年9月研发出第一个超过10%效率的材料组合之后,在过去一年先后研发出两种高分子材料及多种不同的富勒烯材料,均能实现超过10%的能源转化效率。我们希望这些新材料的设计方法和Ade教授的测试结果能促进其他科研人员对高分子-富勒烯材料的研发,从而提升太阳能电池效率,进一步降低成本,尽早实现高分子太阳能电池商业化。」
除了研发出10.8%效率的高分子太阳能电池,颜教授团队在其他有机太阳能电池领域也取得了突破,包括用高分子或者小分子作为受体的有机太阳能电池,达至6.3%的高效率记录。长远来说,发展新型受体材料将拓阔制造有机太阳能电池材料的选择,促进高效、低成本太阳能电池的发展。三篇阐述这些成果的文章已于高影响因子杂志和 上发表。

新闻
立「光」见影
香港科技大学张鉴泉理学教授兼化学系讲座教授唐本忠教授的研究团队,近日成功研发崭新“聚集诱导发光”(AIE) 物料,可提升法医搜证的效率,并可应用于细菌显影技术。
新AIE物料所套取的指模质量较普遍使用的碳粉技术优胜,不但可节省90%的搜证时间,而且能够更稳定和准确地探测细菌活性。
唐本忠教授指出,AIE套取的指模在质量或效率方面,都更胜目前采用的碳粉技术。
AIE物料的优势在于使用时无须转移指纹。只需拍下指模影像,再以AIE物料令其发光,然后将影像传送到智能装置,即可与相关数据库作比对。
唐教授表示︰“传统方法较为耗时,而且把指模转移至胶纸的过程中,部份影像可能会流失,因此指模质量可能较为逊色。”
唐教授认为AIE 还能延长细菌发光的时间,因此有潜力成为更准确和稳定的显影剂,用以探测细菌活性。因此,AIE物料尤其有利于环境监测、医疗卫生、食品加工以至医药品质控制等广泛行业。
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