(文章转载自EurekAlert!，首次刊登于2023年3月17日)

冰在零下摄氏几度尚未达到零度熔点时，表面就已经熔化出一薄层水了，这种预熔化现像对滑冰和雪花生长很重要。类似地，液体往往在达到其凝固温度前便于平坦的基底上结出一薄层晶体，即预凝固或预结晶。逼近相变（如熔化和结晶）温度时，表面层的厚度通常会增加并发散。除了预熔化和预凝固外，是否存在类似相变前兆的表面层仍很少被探索。

香港科技大学韩一龙教授的团队提出，在固-固相变前，某些晶体表面可形成同素异形晶体层，并将其命名为预固-固转变。比如，金刚石表面附近的碳原子若能在达到金刚石-石墨转变温度之前就重排列成石墨晶格，那么这就是一个预固-固转变。其机制与预熔化或预凝固基本相同，即新形成的表面层降低了总表面能量。韩教授的团队指出，预固-固转变出现在两个同素异形晶体可以形成一个共格界面时，即两个晶格的格点间距和方向恰当时，它们在界面处可完美吻合，所以能量极低。因此，高密度的晶体表面可以形成一层低密度的同素异形晶体。

韩教授的团队进一步在实验和计算机模拟中证实了预固-固转变。他们发现具有三角晶格的胶体薄膜晶体的表面可以形成四方晶格，因为它们能形成共格界面，表面层的厚度随着温度逼近固-固转变点呈幂律增长，与预熔化类似。这些实验结果都被他们的模拟所证实，而且模拟发现不同相互作用的原子模型都具有类似现象。

1842 年，电学之父迈克尔·法拉第（Michael Faraday）首次推测预熔化的存在，但直到 1980 年代才通过实验明确证实。预凝固作为第二类现象在 20 世纪 50 年代到 70 年代被提出并观察到。韩教授的团队提出并观察到的预固-固转变是第三种作为相变前兆的表面浸润层。

虽然这是热平衡下的现象，但他们发现表面结晶层也可以存在于急剧变温后的非平衡过程中，例如熔化、结晶和多晶退火 表面层促进了这些过程，对材料制备和加工有一定意义。从多晶退火、吉布斯相律或其他证据都可排除表面晶体是越过固-固转变点后的普通固-固转变的可能。另外，他们还在预熔化和预固-固转变的重叠温度范围内发现了液体层和四方晶格层共存的新颖双表面层。

胶体，如牛奶、油漆、血液等，通常是具有布朗运动的微米级小颗粒的悬浮液。即使在稠密的三维晶体或液体内部，粒子的热运动轨迹也可被光学显微镜追踪，而固体内原子运动轨迹很难用电子显微镜观测。因此，胶体作为一种有力的模型系统，已被用来观测各种相变中的微观过程。 「我们的工作表明，即使对于比较成熟的热平衡下的相行为，胶体也能发现新现象。」 韩教授说：「预固-固转变的机理很简单，几十年前就可以被提出来，但似乎是材料学的一个盲点。未来的一个研究方向是在原子或分子晶体中寻找这种现象。与大多数晶体普遍存在预熔化不同，预固-固转变只存在于具有共格界面的同素异形晶体中，我们提出了几种具有共格界面的原子和分子候选晶体。」

同素异形晶体通常具有不同的特性，例如石墨柔软、黑色、导电，而钻石坚硬、透明、不导电。具有预固-固转变的晶体表面具有厚度可调的不同结晶层，而且可以在磨损或腐蚀掉后再生。因此，这种表面性质可调的材料会有各种应用。

该工作由香港研究资助局和广东省基础及应用研究基金资助，已于近月在《自然物理》期刊上发表。

香港科技大学（科大）的研究团队开发出一种崭新化学合成方法制造炭疽霉素(anthracimycin)和炭疽霉素B (anthracimycin B)，产量较现有方法多63倍，刷新全球最高产量纪录。此项突破性的发现将大大推动把炭疽霉素转化为抗生素的发展，以对付由抗生素耐药细菌甚至超级细菌引起的致命细菌感染。 

自科学家于十年前在一种海洋微生物中发现炭疽霉素后，便一直就炭疽霉素能对抗革兰氏阳性菌（包括臭名昭著的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA) 和炭疽杆菌）的潜力进行研究。于众多病原体中，MRSA一般会引起难以治疗的葡萄球菌感染，因为该细菌对青霉素(penicillin)等一些常用抗生素具有耐药性。虽然科学家们正努力将炭疽霉素开发为一种新的临床抗生素，以应对常用抗生素耐药性及治疗失效的威胁，但由于现有合成炭疽霉素的方法所制造的产量稀少，故此遇到了研究上的困难。

由科大化学系副教授童荣标教授和科大海洋科学系讲座教授钱培元教授领导的团队设计了一种高效的化学合成策略，能够有效提高炭疽霉素的产量。这个化学合成方法仅由十个步骤组成，是现有合成炭疽霉素的路线中最短。这不仅较目前的方法能生产多63倍的炭疽霉素，而且于化学过程中所使用的试剂和溶剂减少，从而降低了成本。

团队亦首次通过实验证明了炭疽霉素能够抑制MRSA生物膜的形成。另外，相较被视为抵御革兰氏阳性菌感染的最后一道防线药物——万古霉素(vancomycin)，较低浓度的炭疽霉素便可以杀死或抑制细菌生长。 

童教授指出：「我们的新型化学合成技术克服了炭疽霉素产量有限的根本性瓶颈，令科学家能进一步研究其抗生素活性，为临床药物开发奠定基础。目前我们正与一家生物实验室合作，合成一系列炭疽霉素抗生素，希望能找出抗菌能力更高的组合，以进行进一步的临床试验。」

该研究结果近日在《化学科学》期刊上发表。

(文章转载自 EurekAlert!，原刊于2023年2月2日)

香港科技大学（科大）研究人员研发了一种可为冷冻和新鲜细胞组织样本同时进行单细胞DNA和RNA测序的新技术，更利用这方法识别出伪装为正常细胞的罕见脑肿瘤细胞「间谍」。是次发现为一些最复杂和罕见肿瘤的研究带来突破，并为未来的药物靶标发现开辟新方向。

肿瘤内的不同细胞基因和分子构造(即细胞异变质性)会影响癌症的病理以及肿瘤产生耐药性的能力，所以在决定癌症治疗方法前进行DNA 和 RNA 测序，可以取得有关肿瘤基因和分子组成的重要资讯。由于我们对癌症所知有限，透过分析DNA 和 RNA 测序所产生的更详细、不同层面的肿瘤分子数据，或可以对有关癌症的谜团，包括肿瘤复发或对治疗产生耐药性的原因提供更多的线索。目前，大部分现成的临床癌症样本是来自冷冻生物样本库的冷冻组织，这些样本目前可以用于肿瘤单细胞RNA测序分析，而利用现有技术对这些冷冻组织同时进行单细胞DNA 和 RNA 测序仍有一定的局限。

由科大生命科学学部及化学与生物工程学系副教授吴若昊教授及其博士后研究员于雷博士带领的团队开发了一种新型多功能单细胞多组学分析技术scONE-seq。这种技术不仅能分析冷冻细胞及难以取得的细胞类型，如骨胳和大脑；同时也大大简化了收集肿瘤中的DNA和RNA数据的实验流程。

星形胶质瘤(Astrocytoma)是一种致命且具扩散性的脑肿瘤，患有此类肿瘤的患者在确诊后五年内的存活率仅为 5% 左右。团队利用其新型单细胞技术，在星形胶质瘤患者样本中发现了一种细小而独特的肿瘤细胞亚群。这种独特的肿瘤细胞群体通过伪装成大脑的正常星形胶质细胞，逃过使用其他常见肿瘤测序方法的检测。此外，团队亦发现这种「间谍」肿瘤细胞具有耐药性分子特征；有关「间谍」肿瘤细胞在肿瘤恶化中所起的作用将是未来研究的重要方向。

吴教授指出：「scONE-seq 方法可以识别以前未能探测到、但导致对治疗没有反应的罕见肿瘤细胞，提供一个有助开发药物靶点和药物的新方向。我们将会继续有关研究工作，利用 scONE-seq 来分析更大的患者群组，希望在未来获得更多可以转化至临床应用的成果。」

这项研究是与科大生命科学部与化学及生物工程学系王吉光教授及其团队，以及香港中文大学和威尔斯亲王医院临床医学科学家陈达明博士、陈家贤博士、吴浩强博士和潘伟生博士合作完成，最近于《科学进展》上发表。

(文章转载自 EurekAlert!，原刊于2023年1月19日)

小分子核糖核酸（microRNAs，以下简称miRNAs）是一种在动物和人类基因调控中发挥重要作用的小型核糖核酸(RNA)，一直令许多科学家为之着迷。在生物学和医学中，一項非常重要的研究范畴就是miRNA如何控制和调节基因表达，因为科学界一般相信，这个课题对理解细胞突变有重大作用，对於治疗癌症和其他与细胞突变有关的疾病，至为关键。

虽然miRNA及其在人类中的生物起源已是科学界的热门题目，但针对其他动物中的miRNA加工复合体（一种启动miRNA生物起源的蛋白质复合物）的研究却相当缺乏。最近，香港科技大学（科大）的研究团队揭示了秀丽隐杆线虫加工复合体（cMP）的基本机制，该研究为未来线虫中miRNA相关研究铺平了道路，并为探索miRNA在所有生物中发挥的作用，提供更广泛的视觉。

该研究最近在开放获取期刊Nucleic Acids research上发表。

领导这项研究的科大生命科学部助理教授阮俊英教授说：「秀丽隐杆线虫加工复合体（cMP）的分子机制自18年前发现以来，一直没有详细阐明。当然，出于充分的理由，许多人关注于人源miRNA的研究，但是对于秀丽隐杆线虫中这种复合体卻缺乏基本信息，所以引发了我們的研究。」

阮教授和他的团队通过进行高通量pri-miRNA切割实验，解构线虫中pri-miRNA加工复合体（cMP）的分子机制。在此过程中，他们发现了一项cMP独有的分子机制，与科学界一直已知的人源pri-miRNA加工复合体（hMP）分子机制非常不同。

阮教授续解释：「我们证实了cMP由两个亚基组成，即cDrosha和Pasha，每个亚基都有自己的能力来测量秀丽隐杆线虫pri-miRNA的茎长。这两个亚基可以使用其独特的测量方法确定复合物的切割位点。更重要的是，我们揭示的机制在许多方面与人源MP（hMP）不同，例如，人源DROSHA仅测量13 bp并确定hMP的切割位点，而DGCR8（Pasha人源同源物）似乎根本没有能力测量或确定切割位点。」

随着cMP机制的显现，阮教授期待更深入研究cMP/cel-pri-miRNA的结构，找出更多问题的答案。

他表示:「我们现在知道了Pasha的dsRBD和linker对于25 bp上茎测量是必需的，但在充分了解这些底物的结构基础的旅程上，我们才刚刚开始，相信这个领域的將吸引更多的同業加入。」

2019年四月至五月，位于南太平洋中部法属坡利尼西亚莫雷阿岛一带的珊瑚礁经历了长时间且严重的高温白化。由于该年并非厄尔尼诺年份，一般并不会出现这种情况，因此本事件令全球海洋科学界百思不解。

由香港科技大学海洋科学系艾力克斯・怀亚特（Alex Wyatt）助理教授领衔的国际团队对这宗不寻常的珊瑚白化事件展开了调查。研究人员发现，这次灾难与反气旋涡流的通过有关。该涡流使该区域海平面升高，并使温度较高的海水集中在珊瑚礁上，进而导致海洋热浪大规模地隐藏在水面之下。团队的研究成果最近于《自然通讯》(Nature Communications)期刊上发表。

过往关于珊瑚白化模式的研究，大多数仰赖于海水表面温度的测量。以这种方法收集数据，并未能全面了解海洋温度升高对海洋生态系统、乃至对热带珊瑚礁的威胁。虽然以卫星大范围的海表温度监测资料有其重要用途，却不能协助科学界监测海面数米以下区域的热能，亦无法探究在水表面之下，热能变化如何影响生态群聚。

怀亚特教授与研究伙伴分析了由2005年至2019年十五年间在莫雷阿岛收得的卫星遥测海表温度数据、长期且高解析度实际海水温度数据，以及海表温度异常现象的观测纪录。藉由这一连串难得的资料及现象组合，研究团队证实了公海中的反气旋涡流经过该岛后，海平面升高，并将海洋内波推入更深的水中。海洋内波是一种会沿着海水温暖表层和下方较冷层之间的界面传播的波动。怀亚特教授早前领导的另一项研究，已发现内波可频繁地帮助珊瑚礁栖息地降温。而这项最新研究进一步证明，反气旋在2019年初乃至之前一些热浪出现时，切断了内波冷却效应。这导致珊瑚礁区的海水不寻常地升温，进而引发珊瑚大规模白化并随后死亡。对于当地珊瑚礁的生物多样性而言，这是一宗灾难。过去十年来，莫雷阿岛周围珊瑚群聚得以恢复，却于2019年不幸地回到了原点。

这项研究结果之中，一项值得注意的观察是2016年和2019年的比较。在2016年，尽管超级厄尔尼诺现象在全球各地带来暖化，并摧毁了许多浅礁，但莫雷阿岛的珊瑚礁在该年并未出现显著的白化死亡，与2019年热浪带来的影响形成强烈对比。是项最新研究证明了在珊瑚礁占据的深度范围内收集温度数据的重要性。如果单靠海表环境条件的数据，便会在预测工作中，错过珊瑚白化的警号。根据海表温度数据预测，莫雷阿岛 2016 年和 2019 年均会出现中度白化。然而，直接观察证明，2016 年只发生了生态上不显著的白化，而海水升温持续时间很短，且仅限于浅层。另一方面， 如果研究人员只能获得海面温度数据，那么 2019 年严重且持续时间较长的海洋热浪便可能会被忽略；而由此导致的灾难性珊瑚白化，亦可能被错误地归因于海水升温以外的原因。

怀亚特教授表示：「是项研究强调，我们若要了解受威胁的海洋生态系统，便必须探究相关的深度环境动态，包括由水下海洋气候事件引发的生态系统变化。这种分析有赖于跨海洋深度测量的长期现场数据，但这正是我们通常缺乏的资料。」

「海洋动力和气候正在不断变化，在这个背景下，我们这篇论文正为评估沿海生态系统提供了一项有价值的机制，希望能成为范例。」

这项研究由香港科技大学领衔，合作机构为加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所、加州大学圣塔巴巴拉分校、加州州立大学北桥分校和佛罗里达州立大学。项目的基础数据由莫雷阿珊瑚礁长期生态研究 (LTER) 站点提供，当地的研究人员进行了长期物理和生态观测。团队作出长期分析，以及对岛屿和沿海海洋生态系统全方位深度的物理条件和生物动态同步监测，是希望为保护海洋中宝贵的生物资源，树立研究典范。
 

于2019年海洋热浪期间，莫雷阿岛北岸深处发生了大面积珊瑚白化事件。
图档来源: Peter J. Edmunds.

于2016年与2019年海洋热浪期间莫雷阿周围海表温度的比较动画

于2016年与2019年海洋热浪期间莫雷阿周围海平面涡流场的比较动画

香港科技大学（科大）两位来自物理系的杰出学者﹕李赞恒教授以及助理教授Berthold Jäck 博士，近日分别获裘槎基金会颁发「裘槎优秀科研者奖2022」及「裘槎麦德华前瞻科研大奖2022」。

李教授的研究围绕超材料赋予的各种非凡光学现象，突出的例子包括隐形斗篷和超分辨率成像。他目前的兴趣是变换光学、超表面、非厄米光学和复杂介质。除了电磁波，他热衷于将超材料的概念扩展到声波和弹性波。超材料承诺提供基于定制共振微结构的材料特性，以提供传统方法中难以实现的材料参数。凭借裘槎优秀科研者奖，他将利用材料增益和损耗、材料参数的时变能力，目前称为时变超材料，以及超材料在量子光学领域的应用，探索构建超材料的新维度及其物理现象。这些超材料可用于制造非常灵敏的传感器，实现非互易信号通信并开发新的量子成像技术。（请按此参阅李赞恒教授简历）

Berthold Jäck博士的研究重点则为新型量子材料的制造和表征，这些材料可以促进高能效电子设备和新型量子计算器的发展。他的研究介乎凝聚态物理学和材料科学之间，旨在优化材料设计以增强电荷载流子和磁矩之间的微观相互作用，从而产生新的量子现象。为此，Berthold Jäck 博士把使用分子束外延生长的薄膜材料，与使用扫描隧道显微镜和电传输测量的微观和宏观材料表征相结合。Berthold Jäck 博士的最终研究目标是开发新型显微技术，进一步研究具有高空间和时间分辨率的电荷载流子动力学，以开拓量子材料研究的新领域。（请按此参阅Berthold Jäck 博士简历）

除了李教授及Jäck博士，裘槎基金会另向七位来自香港中文大学（中大）、香港大学（港大）及香港理工大学（理大）的优秀学者，颁发2022年「裘槎麦德华前瞻科研大奖」和2022及2023年「裘槎优秀科研者奖」，以表扬他们的卓越科研成就。按此了解更多奖项详情。

香港科技大学（科大）与英国南安普敦大学（南安普敦大学）加强合作，将于明年起合办「环球海洋资源管理理学硕士」课程。

这个一年制的独特课程，将会为学生提供一个多元文化和跨地域的学习体验﹕首学期同学将到南安普敦大学学习，第二学期及暑假时段则在科大上课。透过这个课程，学生不仅能够同时取得亚洲与欧洲海洋生态系统的知识以及第一手经验，亦可以在香港、南安普敦及其他地区发展其专业人脉网络。课程毕业生将同时获颁两所大学的学位证书。

近十年来，蓝色经济成为一个新兴的热门概念，世界各国政府包括中国和英国均推出不同措施与项目，推动以可持续方式使用海洋资源而刺激增长。在课程中，学生不仅会认识到跨越两大洲、温带和亚热带地方截然不同的海洋生态系统和地质过程，亦将学习涵盖计算数据分析、污染监测与控制、保育和可持续发展、环境政策、环境影响及风险评估等技能。

市场对具备相关训练的人才需求甚殷。此课程将装备学生投身不同行业，包括公、私营及非政府机构与海洋及环境科学有关的研究及教育职位，也将为选择在海洋资源管理和勘探、海洋学和环境保护方面继续深造的学生，打下坚实的基础。

于昨天的在线合作伙伴签署仪式上，南安普敦大学国际事务副校长 (Vice-President of International and Engagement )Jane FALKINGHAM教授表示：「我很高兴能参与今天这个仪式。两所位于欧洲和亚洲、在海洋科学领先全球的大学，将透过这份协议，建立一个重要的学术伙伴关系，融合双方的教学经验及专业知识，为进一步的学术和研究合作建立一个崭新的平台。」

科大副校长（大学拓展）汪扬教授表示，很高兴科大与在海洋资源研究方面备受国际认可的南安普敦大学合作。他说：「是次合作借助科大与南安普敦大学在海洋科学前沿研究方面的优势，以及双方独特的地理位置，培育相关专业人才。学生将透过多元文化和跨地域的课程，了解温带和亚热带地区在海洋资源勘探、管理和保育方面的科学、技术、社会经济和政治议题。」

南安普敦大学联席课程主任Charlie THOMPSON 博士指出：「这个课程不仅兼顾基础理论和实践经验，学生也会与来自欧洲和亚洲的研究人员交流，进一步提升进行研究的技巧，为希望在国际化环境工作的人提供一个独特的机会。」

科大联席课程主任兼海洋科学系署理系主任刘振钧教授表示：「三年前我们开办全港首个海洋科学及科技本科课程，今天我们很高兴可以再下一城，与南安普敦大学合作开办全港首个环球海洋资源管理双硕士学位课程。透过香港与英国的多元文化环境，提供面对面学习活动，我们将继续加强对培育人才的承担，孕育具备跨学科知识、国际视野和专业网络的人才，以解决海洋资源管理中的复杂问题。」

「环球海洋资源管理理学硕士」是科大与南安普敦大学首个合办的双学位课程。第一批学生将于2023年9月开课。

多年来，科大与南安普敦大学在学术、科学交流及知识转移等各方面建立合作，包括一个涵盖工程及科学领域的双边学生交流协议。

有关更多课程详情和入学要求，请参阅https://mscgmrm.org/

关于香港科技大学
香港科技大学（科大）（https://www.hkust.edu.hk/）是国际知名的研究型大学，其科学、工程、商业管理及人文社会科学领域，均臻达世界一流水平。科大校园国际化，提供全人教育及跨学科研究，培育具国际视野、创业精神及创新思维的优秀人才。逾八成的科大研究，于香港的大学教育资助委员会「2020研究评审工作」被评为「国际卓越」或「世界领先」水平。我们于最新的《泰晤士高等教育全球年轻大学排名榜2022》中排行第三，而科大的毕业生在2022年度的全球大学就业能力调查排名第30位，位于亚洲院校前列。截至2022年，科大成员共创立了1,645间至今活跃的初创公司，当中包括9间独角兽企业和7间上市公司，合共创造了逾4,000亿港元的经济效益。投资推广署早前引用「2021年QS世界大学学科排名」，展示跻身全球百大的五所本地大学在多个创新领域的表现，当中科大在四个工程与材料科学领域的排名为本地大学之首。

关于英国南安普敦大学
南安普敦大学推动原创思维，将知识转化为行动和影响，并为世界挑战创造解决方案。 我们是全球排名前 100 的院校之一（QS 世界大学排名 2022）。 我们的学者是各自领域的领导者，与知名的国际企业和组织建立联系，并启发了来自全球超过 135 个国家的22,000 名优秀学生。 大学透过提供优质教育，帮助学生踏上探索之旅，发挥他们的潜力，并加入拥有逾200,000 名校友的国际网络。 www.southampton.ac.uk 

(文章转载自EurekAlert!，原刊于2022年11月18日)

中枢神经系统一旦受创，例如在脊髓损伤的意外中，伤者很可能会永久丧失感觉或活动能力，当中的关键原因，是轴突断裂后无法再生。目前，医学界为脊髓损伤患者恢复活动能力的方法非常有限。若要为他们带来治疗希望，其中一个 研究方向，便是要破解令这些受伤轴突再生的方法。

由香港科技大学(科大)生命科学部郑氏理学副教授刘凯带领的团队，用老鼠进行实验，解构了促进神经突轴再生的部分原理。他们发现，通过敲除神经元内编码一种磷酸酶的基因PTPN2，可以促进中枢神经系统的轴突重生，另外，若再外加Ⅱ型干扰素IFNγ，更可进一步提升再生的轴突数量和生长速度。这项研究的结果，最近于科学期刊Neuron上发表。

人类的神经系统可分为两部分：中枢神经系统和外周神经系统。与中枢神经系统的分别是，外周神经当受到损伤时，具有较强的再生和自我修复能力 。不过，科学界一直并未完全了解这个再生和修复过程与神经系统内在免疫机制以及免疫相关的细胞因子的关系，包括一些信号通路如何影响受伤的神经元，以及它们能否直接促进轴突再生。

是项研究亦探索了IFNγ-cGAS-STING信号通路有否参与外周神经的自我修复过程。团队发现，外周神经轴突可以在损伤后，直接调节其损伤环境中的免疫反应，以促进自我修复。

在过往的研究中，刘教授的团队已经发现，可以通过提高神经元电活动，改变神经元甘油脂代谢途径等不同方法，从而加强轴突的再生能力。今次这项研究，为脊髓损伤这类情况的未来治疗方案，找到进一步线索，比如联合几种不同的信号通路可以大幅提高神经再生。

是项研究的两位共同第一作者为科大的王续博士和杨超博士， 合作者包括美国普渡大学的Zhong-Yin Zhang教授、香港科大的吴若昊副教授、钱培元教授和王吉光副教授等多位学者。

(文章转载自EurekAlert!，原刊于2022年11月16日)

香港科大的一项最新研究表明，地球内部的CO₂可能比之前认识的更加活跃，并在地球气候变化过程中扮演更重要的角色。

这项由潘鼎教授领导的研究主要关注CO₂在水中的溶解过程，对减少地下封存的碳逃逸回大气有重要意义。

地球的碳大部分储存在其内部。地球内部的碳会影响地表碳的总量和分布，对地质学时间尺度上的气候变化有深刻影响。因此，了解地表数百公里以下碳的存储状况非常重要。

“现有的研究主要集中在地表以上或者附近的碳的种类。然而，超过90%的地球的碳存储在地壳、地幔、甚至地核，我们对此知之甚少”，潘教授说。

采用物理中的第一性原理模拟，他的团队发现在地球内部的碳循环中二氧化碳比之前认识的要更加活跃，这对碳在地表和地球内部存储池之间的输运有很大的影响。

这项研究发现，将水和二氧化碳限制在合适的纳米多孔材料中可以提升地下碳存储的效率。在碳捕捉和存储过程中，在纳米受限条件下将二氧化碳和水混合再转变成碳酸盐矿物是一个安全的办法，可以永久性地将碳存储于地下，碳逃逸回大气的风险低。

这些发现刚刚发表于国际性期刊《自然通讯》。

“二氧化碳溶于水每天都在发生，但它的普遍性掩盖了其重要性。该过程对地球碳循环有重要意义，并在地质学时间尺度下深刻影响了全球气候变化和人类的能源消耗,” 潘教授说。

“该研究是探索极端条件下二氧化碳水溶液的独特物理和化学性质的重要进展”

之前的研究集中在体相溶液中溶解的碳的性质，但在地球内部或者碳输运过程中，水溶液经常被限制在纳米尺度下地球岩石的孔隙、晶粒边界或断裂处，那里的空间限制和界面化学可以使水溶液的表现完全不同。

“含碳流体可以深达数百公里，现阶段无法直接观测。实现地球内部的高温和高压并在实验室中进行测量同样困难重重”，他说。

潘教授目前是大学的物理系和化学系双聘副教授。他的团队成员有博士生Nore Stolte和侯睿。他们对水中二氧化碳在纳米受限条件下的反应进行模拟。

通过比较含碳水溶液被石墨烯（单原子层石墨）和斯石英（二氧化硅的一种高压相）纳米受限，以及溶液的体相，他们发现二氧化碳在受限状态下反应更多。

此项研究对探索地球内部更复杂的水中碳反应开辟了道路，如金刚石的生成、石油的非生物起源、甚至生命的起源。接下来，该团队希望探索碳可否更进一步反应生成构成有机物质的复杂分子。

潘教授专注于开发和应用计算和数值方法从第一性原理出发理解和预测水、固体、以及纳米结构的行为和性质。在高性能计算机的帮助之下，他的团队正在对关乎人类可持续发展的急迫和基础性的科学问题，如水科学、深部碳循环以及清洁能源等，寻找答案。

(文章转载自EurekAlert!，原刊于2022年11月1日)

古今中外，「抗衰老」一直都是历史和文学中的热门题材。从中国古代的秦始皇派员远征大海寻找长生不死之药，到西方小说中的德古拉伯爵拥有不死之身，千百年来，人类仍沉醉于寻找不老之术，至今仍未有解决方法。

最近，由何善衡生命科学教授席生命科学部副教授张晓东教授领导的一个研究小组，在抗衰老研究上获得了突破性的进展。

张教授一直专注于研究肌肉干细胞。肌肉干细胞在人体的肌肉修复过程中，起着关键的作用，而团队发现了一种方法，可基于染色质的特征识别出老化的肌肉干细胞。衰老的肌肉干细胞与年轻的不同，它们的干性会降低，也就是说它们成为新干细胞或变成特定细胞以替代受损组织的能力会降低。在下一步的研究中，如果能再找到方法将这些衰老细胞的染色质特征修改，将它们变得与年轻细胞一样的话，那么细胞衰老、以致骨胳肌组织衰老的过程便有望暂停，甚至逆转。

团队的研究成果最近于Cell Press 出版的公开期刊 iScience 中发表。

张教授认为，调控染色质的开放程度及可及性是决定细胞命运的关键。他阐释说，染色质状态的变化可导致基因表达失调。今次的研究显示逐渐激活的染色质状态是干细胞衰老的重要标志，而这项发现很可能成为未来研发抗衰老技术的一个重要方向。

染色质是一种包裹在组蛋白周围的 DNA 复合物，用于维持 DNA 的正常结构，而它们的结构会随外部环境迅速变化。承接以往研究所得，团队今次在老鼠体内预先固定了肌肉干细胞的状态，以取得静息细胞（平时在休眠状态， 但在肌肉受伤时会激活，以发挥修复功能）以及它们的基因和染色质特征，再随着时间变化，比较染色质的「可及性」。

研究的第一作者董安琪博士指出：「我们发现年轻肌肉干细胞的染色质环境，在静息状态会变得非常紧密，并在激活初期有较高的『可及性』。它们在长期的再生过程后，会逐渐重新建立紧密状态。然而，老化的肌肉干细胞在静息期间，则不能维持染色质的紧密环境。」董博士是张教授研究团队的前成员，现为布鲁塞尔自由大学博士后研究员。

要想对抗衰老，尚有许多可能性正在等待发掘，现在科学家们已经更了解衰老细胞会发生甚么，从而为进一步探索抗衰老策略开辟了多种途径。 

那么人类不老之谜是否已经被破解呢？对此，张教授表示：「可以说是，也可以说不是。」如果我们能在衰老干细胞中，找出水平下调的染色质调节剂，将来便可能透过恢复这些调节剂的基因表达来防止衰老。目前我们已能够比较年轻和老化肌肉干细胞之间的不同染色质状态，还确定了年轻肌肉干细胞中特别开放的染色质位置。倘若在衰老过程中，能够保持这些区域的『可及性』，我们便有机会找到方法让细胞保持年轻、健康。」

张教授指出，团队目前的研究解构了干细胞分离和启动过程中染色质『开放性』的变化，但研究的旅程才刚刚开始。现时团队展望进一步研究在肌肉干细胞分离和激活过程中改变染色质状态的机制，并准备进行体内实验来获取更多的讯息。

干细胞变化

Congratulations to two faculty members from the School of Science who have been recognized by the National Natural Science Foundation of China (NSFC)! Prof. Zhigang BAO, Associate Professor in the Department of Mathematics, and Prof. Ding HE, Assistant Professor in the Department of Ocean Science, both named NSFC Excellent Young Scientists (Hong Kong and Macau), have received a funding of RMB 2,000,000 to support their scientific research projects for a period of 3 years. Only 25 projects across Hong Kong and Macau have been awarded this highly competitive fund this year.

Prof. Zhigang BAO has been awarded with his research project titled “Random Matrix Theory and its applications in Statistics”. It focuses on studying the spectral theory of large dimensional random matrices. It would investigate the limiting behavior of eigenvalues and eigenvectors of random matrix models arising from free probability, disordered quantum system, and multivariate statistics.

Prof. BAO’s research:
  

Prof. Ding HE has been awarded with his research project titled “Organic Geochemistry of Estuaries and Coasts”. Estuaries and coasts, linking land and ocean, play a critical role in global carbon cycle, but traditional methods cannot resolve the carbon source/sink processes. Based on molecular biomarkers, stable isotopes, ultra-high resolution mass spectrometry, and big-data techniques, Prof. HE focuses on the organic carbon (OC) cycling in estuaries and coasts. In particular, he determined the OC sources, biogeochemical processes, and the underlying controlling factors during the Anthropocene and published over 50 manuscripts in international journals. With support of the fund, Prof. HE and his group members aim to reveal the OC burial process, carbon sequestration capacity and control factors from the molecular level, serving the national and Hong Kong government’s carbon peak, and carbon neutral policy needs.

To our best knowledge, Prof. HE is the first awardee of this fund in the field of Oceanography (especially in Chemical Oceanography) in Hong Kong and Macau.

The organic carbon cycling in estuaries and coasts (partially reorganized from Bauer et al., 2013)

The DREAM (Data-driven Research for Exploring Aquatic geocheMisty) group in Department of Ocean Science, HKUST (www.helabhkust.com)

Prof. Haipeng LU, Assistant Professor in the Department of Chemistry has been awarded the 2022 National Natural Science Foundation of China (NSFC) Young Scientists Fund. This prestigious fund offers support to young academics and encourages them to focus on a self-chosen area for basic research. It helps foster the young scholars with outstanding achievement on the international science frontiers.

Prof. Haipeng LU is awarded for his research project titled “Development of highly luminescent chiral hybrid semiconductors”. The development of polarized light sources plays an essential role in the modern display industry and future technologies including 3D display, quantum computing and sensing, and information processing. Current materials and approaches that generate polarized light have serious limitations including excessive cost, complex infrastructure, and low sensitivity and resolution. This project is focused on the development of an emerging family of hybrid semiconductors that break the time-reversal symmetry via structural chirality. These materials have the potential to emit high purity of circularly polarized luminescence with high efficiency. This project is to build such a synthetic roadmap for these fascinating materials.

Congratulations to Prof. LU on receiving the 2022 NSFC Young Scientists Fund!
 

Prof. Haipeng LU (fourth from the left) and his group members