捷報！香港城大4學者獲研資局兩項研究學者計劃撥款港幣2,300萬

 

數學系講座教授楊彤教授獲選為「研資局高級研究學者」，他的研究領域是偏微分方程與動理學理論。他這次獲「高級研究學者計劃」資助的研究，便是針對動理學理論（kinetic theory）解的性態分析和流體動力學極限的研究。

有關流體動理學的研究素有悠久歷史，可追溯至17世紀牛頓以牛頓黏性定律來量化流動的現象，其後於18至20世紀，陸續有很多關於流體力學的重要定律和方程被推導出來，包括伯努利定律（Bernoulli’s law）、歐拉方程（Euler equation）、納維-斯托克斯方程（Navier-Stokes equation）和普朗特方程（Prandtl equation）等。

許多這些著名的動力方程從不同物理尺度層面去表述氣體和液體的特性。在宏觀尺度下，氣體和液體被視為一個連續體，以體積密度、温度、壓力等宏觀單位去描述氣體或液體的流動，當中以歐拉方程和納維-斯托克斯方程最為著名，而這兩組最基本的方程均是能量守恆定律的典型例子之一。

與宏觀相對應的，則是從微觀尺度去探究，視氣體和液體為很多原子和分子的多體系統（many-body system）。每個系統的運動都根據傳統力學框架，以多個藕合的牛頓方程來規範。由於每一粒粒子的移動是在三維空間下進行，要逐一計算每一粒粒子所涉及的牛頓方程便會極多，根本無法逐一求解所有的方程，因此便要運用統計學和或然率。而宏觀流體力學裡所使用的單位數值，正是微觀尺度下那些相應單位的統計平均值。

在宏觀與微觀之間，動理學理論是從介觀角度描述氣體和流體的流動，把宏觀和微觀尺度的理論串連起來。當中，玻爾茲曼方程便是動理學理論中最重要的方程。

楊教授是次研究的目的，便是探究關於Vlasov-Maxwell-Boltzmann方程組、Vlasov-Nordström-Fokker-Planck方程組等動理學方程組中，方程解的性態和流體動理學的極限，希望當中的分析技巧能應用於其他動理學方程，從而豐富這重要領域裡的數學理論。

 

材料科學及工程學系何頌賢教授膺選為「研資局研究學者」。他領導的研究項目，將有助回應社會對應用先進柔性電子技術不斷增長的需求。

過去十年，柔性電子技術的出現推動了健康護理、建造工程、物聯網以至人工智能等領域的急速發展，這令對性能更佳（更高切換頻率、更低耗電量、更穩定）的柔性電子器件的需求，有增無減。同時，隨著納米科技的日趨成熟，具備獨特物理特性的半導體金屬氧化物納米綫，成為理想的電子器件溝道材料（channel materials）。

不過，要製備這些納米綫及其平行陣列，並製成高效能、超低耗電量的柔性電子器件，則仍有很多挑戰。

 

機械工程學系副教授陸洋博士亦膺選為「研資局研究學者」，將研究鑽石、矽及碳化矽等數種共價晶體（covalent crystals）在納米尺度下的機械性能和變形行為，著重探究它們在大應變下的物理性質變化並用於設計新型功能器件裝置。

由於原子之間相互結合的共價鍵非常強健和具有定向性，共價晶體在宏觀尺度下一般十分堅硬，在變形前即已脆性斷裂。而共價晶體於工業上有許多重要用途，例如切割、鑽挖、打磨等，同時它們大都是半導體材料，廣泛應用於微電子系統等。

不過在微觀尺度下，科研界發現共價晶體則另有一番新景況，例如陸博士及其團隊在早前的研究中，發現納米矽和鑽石可具超大彈性。

這一發現使得利用「彈性應變工程」（elastic strain engineering），即透過向晶體材料施加巨大拉力或壓力而使之呈現一些前所未有的特性（例如改變電子在材料裡的流動性），由概念變為現實。

陸博士這次的新研究計劃目標，便是對數種共價晶體進行納米力學調控，探究它們在微觀尺度下的極致變形行為，以及如何在「應變調控」（strain-tuned）下調節諸如能帶隙的改變，從而改善納米共價晶體的導電性或光電特性，以便作進一步應用。

該研究計劃將闡述彈性應變工程如何有效調節納米固體物料的功能特性和效能，應用於未來的電子、光電，甚至量子器件等，為相關領域提供前所未有的細節和借鑑。

 

材料科學及工程學系副教授王鋒博士同樣膺選為「研資局研究學者」，將專注研究交流電電致發光，以發展高效及可持續的發光方案。

傳統的鎢絲燈泡和老式的電視機，已陸續被俗稱LED（light-emitting diodes）的發光二極管技術取代，選用LED燈或LED電視屏幕日漸普遍，甚至出現了畫面質素更佳的OLED電視屏幕或量子點電視（QLED）。這些LED器件都是以直流電電致發光的技術操作，但在技術發展上都遭遇了瓶頸，例如成本高昂、易受潮濕和氧氣影響穩定性，並且難以製成可拉伸的柔性器件等等。