捷报！香港城大4学者获研资局两项研究学者计划拨款港币2,300万

 

数学系讲座教授杨彤教授获选为“研资局高级研究学者”，他的研究领域是偏微分方程与动理学理论。他这次获“高级研究学者计划”资助的研究，便是针对动理学理论（kinetic theory）解的性态分析和流体动力学极限的研究。

有关流体动理学的研究素有悠久历史，可追溯至17世纪牛顿以牛顿黏性定律来量化流动的现象，其后于18至20世纪，陆续有很多关于流体力学的重要定律和方程被推导出来，包括伯努利定律（Bernoulli’s law）、欧拉方程（Euler equation）、纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equation）和普朗特方程（Prandtl equation）等。

许多这些著名的动力方程从不同物理尺度层面去表述气体和液体的特性。在宏观尺度下，气体和液体被视为一个连续体，以体积密度、温度、压力等宏观单位去描述气体或液体的流动，当中以欧拉方程和纳维-斯托克斯方程最为著名，而这两组最基本的方程均是能量守恒定律的典型例子之一。

与宏观相对应的，则是从微观尺度去探究，视气体和液体为很多原子和分子的多体系统（many-body system）。每个系统的运动都根据传统力学框架，以多个藕合的牛顿方程来规范。由于每一粒粒子的移动是在三维空间下进行，要逐一计算每一粒粒子所涉及的牛顿方程便会极多，根本无法逐一求解所有的方程，因此便要运用统计学和或然率。而宏观流体力学里所使用的单位数值，正是微观尺度下那些相应单位的统计平均值。

在宏观与微观之间，动理学理论是从介观角度描述气体和流体的流动，把宏观和微观尺度的理论串连起来。当中，玻尔兹曼方程便是动理学理论中最重要的方程。

杨教授是次研究的目的，便是探究关于Vlasov-Maxwell-Boltzmann方程组、Vlasov-Nordström-Fokker-Planck方程组等动理学方程组中，方程解的性态和流体动理学的极限，希望当中的分析技巧能应用于其他动理学方程，从而丰富这重要领域里的数学理论。

 

材料科学及工程学系何颂贤教授膺选为“研资局研究学者”。他领导的研究项目，将有助响应社会对应用先进柔性电子技术不断增长的需求。

过去十年，柔性电子技术的出现推动了健康护理、建造工程、物联网以至人工智能等领域的急速发展，这令对性能更佳（更高切换频率、更低耗电量、更稳定）的柔性电子器件的需求，有增无减。同时，随着纳米科技的日趋成熟，具备独特物理特性的半导体金属氧化物纳米线，成为理想的电子器件沟道材料（channel materials）。

不过，要制备这些纳米线及其平行列阵，并制成高效能、超低耗电量的柔性电子器件，则仍有很多挑战。

 

机械工程学系副教授陆洋博士亦膺选为“研资局研究学者”，将研究钻石、硅及碳化硅等数种共价晶体（covalent crystals）在纳米尺度下的机械性能和变形行为，着重探究它们在大应变下的物理性质变化并用于设计新型功能器件装置。

由于原子之间相互结合的共价键非常强健和具有定向性，共价晶体在宏观尺度下一般十分坚硬，在变形前即已脆性断裂。而共价晶体于工业上有许多重要用途，例如切割、钻挖、打磨等，同时它们大都是半导体材料，广泛应用于微电子系统等。

不过在微观尺度下，科研界发现共价晶体则另有一番新景况，例如陆博士及其团队在早前的研究中，发现纳米硅和钻石可具超大弹性。

这一发现使得利用“弹性应变工程”（elastic strain engineering），即透过向晶体材料施加巨大拉力或压力而使之呈现一些前所未有的特性（例如改变电子在材料里的流动性），由概念变为现实。

陆博士这次的新研究计划目标，便是对数种共价晶体进行纳米力学调控，探究它们在微观尺度下的极致变形行为，以及如何在“应变调控”（strain-tuned）下调节诸如能带隙的改变，从而改善纳米共价晶体的导电性或光电特性，以便作进一步应用。

该研究计划将阐述弹性应变工程如何有效调节纳米固体物料的功能特性和效能，应用于未来的电子、光电，甚至量子器件等，为相关领域提供前所未有的细节和借鉴。

 

材料科学及工程学系副教授王锋博士同样膺选为“研资局研究学者”，将专注研究交流电电致发光，以发展高效及可持续的发光方案。

传统的钨丝灯泡和老式的电视机，已陆续被俗称LED（light-emitting diodes）的发光二极管技术取代，选用LED灯或LED电视屏幕日渐普遍，甚至出现了画面质素更佳的OLED电视屏幕或量子点电视（QLED）。这些LED器件都是以直流电电致发光的技术操作，但在技术发展上都遭遇了瓶颈，例如成本高昂、易受潮湿和氧气影响稳定性，并且难以制成可拉伸的柔性器件等等。