(文章轉載自EurekAlert!，首次刊登於2023年3月17日)

冰在零下攝氏幾度尚未達到零度熔點時，表面就已經熔化出一薄層水了，這種預熔化現像對滑冰和雪花生長很重要。類似地，液體往往在達到其凝固溫度前便於平坦的基底上結出一薄層晶體，即預凝固或預結晶。逼近相變（如熔化和結晶）溫度時，表面層的厚度通常會增加並發散。除了預熔化和預凝固外，是否存在類似相變前兆的表面層仍很少被探索。 

香港科技大學韓一龍教授的團隊提出，在固-固相變前，某些晶體表面可形成同素異形晶體層，並將其命名為預固-固轉變。比如，金剛石表面附近的碳原子若能在達到金剛石-石墨轉變溫度之前就重排列成石墨晶格，那麼這就是一個預固-固轉變。其機制與預熔化或預凝固基本相同，即新形成的表面層降低了總表面能量。 韓教授的團隊指出，預固-固轉變出現在兩個同素異形晶體可以形成一個共格界面時，即兩個晶格的格點間距和方向恰當時，它們在界面處可完美吻合，所以能量極低。因此，高密度的晶體表面可以形成一層低密度的同素異形晶體。 

韓教授的團隊進一步在實驗和計算機模擬中證實了預固-固轉變。他們發現具有三角晶格的膠體薄膜晶體的表面可以形成四方晶格，因為它們能形成共格界面，表面層的厚度隨著溫度逼近固-固轉變點呈冪律增長，與預熔化類似。這些實驗結果都被他們的模擬所證實，而且模擬發現不同相互作用的原子模型都具有類似現象。 

1842 年，電學之父邁克爾·法拉第（Michael Faraday）首次推測預熔化的存在，但直到 1980 年代才通過實驗明確證實。預凝固作為第二類現象在 20 世紀 50 年代到 70 年代被提出並觀察到。 韓教授的團隊提出並觀察到的預固-固轉變是第三種作為相變前兆的表面浸潤層。 

雖然這是熱平衡下的現象，但他們發現表面結晶層也可以存在於急劇變溫後的非平衡過程中，例如熔化、結晶和多晶退火 表面層促進了這些過程，對材料製備和加工有一定意義。從多晶退火、吉布斯相律或其他證據都可排除表面晶體是越過固-固轉變點後的普通固-固轉變的可能。另外，他們還在預熔化和預固-固轉變的重疊溫度範圍內發現了液體層和四方晶格層共存的新穎雙表面層。 

膠體，如牛奶、油漆、血液等，通常是具有布朗運動的微米級小顆粒的懸浮液。 即使在稠密的三維晶體或液體內部，粒子的熱運動軌跡也可被光學顯微鏡追蹤，而固體內原子運動軌跡很難用電子顯微鏡觀測。因此，膠體作為一種有力的模型系統，已被用來觀測各種相變中的微觀過程。「我們的工作表明，即使對於比較成熟的熱平衡下的相行為，膠體也能發現新現象。」 韓教授說：「預固-固轉變的機理很簡單，幾十年前就可以被提出來，但似乎是材料學的一個盲點。未來的一個研究方向是在原子或分子晶體中尋找這種現象。與大多數晶體普遍存在預熔化不同，預固-固轉變只存在於具有共格界面的同素異形晶體中，我們提出了幾種具有共格界面的原子和分子候選晶體。」

同素異形晶體通常具有不同的特性，例如石墨柔軟、黑色、導電，而鑽石堅硬、透明、不導電。具有預固-固轉變的晶體表面具有厚度可調的不同結晶層，而且可以在磨損或腐蝕掉後再生。因此，這種表面性質可調的材料會有各種應用。 

該工作由香港研究資助局和廣東省基礎及應用研究基金資助，已於近月在《自然物理》期刊上發表。

香港科技大學（科大）的研究團隊開發出一種嶄新化學合成方法製造炭疽黴素(anthracimycin)和炭疽黴素B (anthracimycin B)，產量較現有方法多63倍，刷新全球最高產量紀錄。此項突破性的發現將大大推動把炭疽黴素轉化為抗生素的發展，以對付由抗生素耐藥細菌甚至超級細菌引起的致命細菌感染。 

自科學家於十年前在一種海洋微生物中發現炭疽黴素後，便一直就炭疽黴素能對抗革蘭氏陽性菌（包括臭名昭著的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌 (MRSA) 和炭疽桿菌）的潛力進行研究。於眾多病原體中，MRSA一般會引起難以治療的葡萄球菌感染，因為該細菌對青黴素(penicillin)等一些常用抗生素具有耐藥性。雖然科學家們正努力將炭疽黴素開發為一種新的臨床抗生素，以應對常用抗生素耐藥性及治療失效的威脅，但由於現有合成炭疽黴素的方法所製造的產量稀少，故此遇到了研究上的困難。

由科大化學系副教授童榮標教授和科大海洋科學系講座教授錢培元教授領導的團隊設計了一種高效的化學合成策略，能夠有效提高炭疽黴素的產量。這個化學合成方法僅由十個步驟組成，是現有合成炭疽黴素的路線中最短。這不僅較目前的方法能生產多63倍的炭疽黴素，而且於化學過程中所使用的試劑和溶劑減少，從而降低了成本。

團隊亦首次通過實驗證明了炭疽黴素能夠抑制MRSA生物膜的形成。另外，相較被視為抵禦革蘭氏陽性菌感染的最後一道防線藥物——萬古黴素(vancomycin)，較低濃度的炭疽黴素便可以殺死或抑制細菌生長。 

童教授指出：「我們的新型化學合成技術克服了炭疽黴素產量有限的根本性瓶頸，令科學家能進一步研究其抗生素活性，為臨床藥物開發奠定基礎。目前我們正與一家生物實驗室合作，合成一系列炭疽黴素抗生素，希望能找出抗菌能力更高的組合，以進行進一步的臨床試驗。」

該研究結果近日在《化學科學》期刊上發表。

(文章轉載自 EurekAlert!，原刊於2023年2月2日)

香港科技大學（科大）研究人員研發了一種可為冷凍和新鮮細胞組織樣本同時進行單細胞DNA和RNA測序的新技術，更利用這方法識別出偽裝為正常細胞的罕見腦腫瘤細胞「間諜」。是次發現為一些最複雜和罕見腫瘤的研究帶來突破，並為未來的藥物靶標發現開闢新方向。

腫瘤內的不同細胞基因和分子構造(即細胞異變質性)會影響癌症的病理以及腫瘤產生耐藥性的能力，所以在決定癌症治療方法前進行DNA 和 RNA 測序，可以取得有關腫瘤基因和分子組成的重要資訊。由於我們對癌症所知有限，透過分析DNA 和 RNA 測序所產生的更詳細、不同層面的腫瘤分子數據，或可以對有關癌症的謎團，包括腫瘤復發或對治療產生耐藥性的原因提供更多的線索。目前，大部分現成的臨床癌症樣本是來自冷凍生物樣本庫的冷凍組織，這些樣本目前可以用於腫瘤單細胞RNA測序分析，而利用現有技術對這些冷凍組織同時進行單細胞DNA 和 RNA 測序仍有一定的局限。

由科大生命科學學部及化學與生物工程學系副教授吳若昊教授及其博士後研究員于雷博士帶領的團隊開發了一種新型多功能單細胞多組學分析技術scONE-seq。這種技術不僅能分析冷凍細胞及難以取得的細胞類型，如骨骼和大腦；同時也大大簡化了收集腫瘤中的DNA和RNA數據的實驗流程。

星形膠質瘤(Astrocytoma)是一種致命且具擴散性的腦腫瘤，患有此類腫瘤的患者在確診後五年內的存活率僅為 5% 左右。團隊利用其新型單細胞技術，在星形膠質瘤患者樣本中發現了一種細小而獨特的腫瘤細胞亞群。這種獨特的腫瘤細胞群體通過偽裝成大腦的正常星形膠質細胞，逃過使用其他常見腫瘤測序方法的檢測。此外，團隊亦發現這種「間諜」腫瘤細胞具有耐藥性分子特徵；有關「間諜」腫瘤細胞在腫瘤惡化中所起的作用將是未來研究的重要方向。

吳教授指出：「scONE-seq 方法可以識別以前未能探測到、但導致對治療沒有反應的罕見腫瘤細胞，提供一個有助開發藥物靶點和藥物的新方向。我們將會繼續有關研究工作，利用 scONE-seq 來分析更大的患者群組，希望在未來獲得更多可以轉化至臨床應用的成果。」

這項研究是與科大生命科學部與化學及生物工程學系王吉光教授及其團隊，以及香港中文大學和威爾斯親王醫院臨床醫學科學家陳達明博士、陳家賢博士、吳浩強博士和潘偉生博士合作完成，最近於《科學進展》上發表。

(文章轉載自 EurekAlert!，原刊於2023年1月19日)

小分子核糖核酸（microRNAs，以下簡稱miRNAs）是一種在動物和人類基因調控中發揮重要作用的小型核糖核酸(RNA)，一直令許多科學家為之著迷。在生物學和醫學中，一項非常重要的研究範疇就是miRNA如何控制和調節基因表達，因為科學界一般相信，這個課題對理解細胞突變有重大作用，對於治療癌症和其他與細胞突變有關的疾病，至為關鍵。

雖然miRNA及其在人類中的生物起源已是科學界的熱門題目，但針對其他動物中的miRNA加工複合體（一種啟動miRNA生物起源的蛋白質複合物）的研究卻相當缺乏。最近，香港科技大學（科大）的研究團隊揭示了秀麗隱桿線蟲加工複合體（cMP）的基本機制，該研究為未來線蟲中miRNA相關研究鋪平了道路，並為探索miRNA在所有生物中發揮的作用，提供更廣泛的視覺。

該研究最近在開放獲取期刊Nucleic Acids research上發表。

領導這項研究的科大生命科學部助理教授阮俊英教授說：「秀麗隱桿線蟲加工複合體（cMP）的分子機制自18年前發現以來，一直沒有詳細闡明。當然，出於充分的理由，許多人關注於人源miRNA的研究，但是對於秀麗隱桿線蟲中這種複合體卻缺乏基本信息，所以引發了我們的研究。」

阮教授和他的團隊通過進行高通量pri-miRNA切割實驗，解構線蟲中pri-miRNA加工複合體（cMP）的分子機制。在此過程中，他們發現了一項cMP獨有的分子機制，與科學界一直已知的人源pri-miRNA加工複合體（hMP）分子機制非常不同。

阮教授續解釋：「我們證實了cMP由兩個亞基組成，即cDrosha和Pasha，每個亞基都有自己的能力來測量秀麗隱桿線蟲pri-miRNA的莖長。這兩個亞基可以使用其獨特的測量方法確定複合物的切割位點。更重要的是，我們揭示的機制在許多方面與人源MP（hMP）不同，例如，人源DROSHA僅測量13 bp並確定hMP的切割位點，而DGCR8（Pasha人源同源物）似乎根本沒有能力測量或確定切割位點。」

隨著cMP機制的顯現，阮教授期待更深入研究cMP/cel-pri-miRNA的結構，找出更多問題的答案。

他表示：「我們現在知道了Pasha的dsRBD和linker對於25 bp上莖測量是必需的，但在充分了解這些底物的結構基礎的旅程上，我們才剛剛開始，相信這個領域的將吸引更多的同業加入。」

2019年四月至五月，位於南太平洋中部法屬坡利尼西亞莫雷阿島一帶的珊瑚礁經歷了長時間且嚴重的高溫白化。由於該年並非厄爾尼諾年份，一般並不會出現這種情況，因此本事件令全球海洋科學界百思不解。

由香港科技大學海洋科學系艾力克斯・懷亞特（Alex Wyatt）助理教授領銜的國際團隊對這宗不尋常的珊瑚白化事件展開了調查。 研究人員發現，這次災難與反氣旋渦流的通過有關。該渦流使該區域海平面升高，並使溫度較高的海水集中在珊瑚礁上，進而導致海洋熱浪大規模地隱藏在水面之下。 團隊的研究成果最近於《自然通訊》(Nature Communications)期刊上發表。

過往關於珊瑚白化模式的研究，大多數仰賴於海水表面溫度的測量。以這種方法收集數據，並未能全面了解海洋溫度升高對海洋生態系統、乃至對熱帶珊瑚礁的威脅。雖然以衛星大範圍的海表溫度監測資料有其重要用途，卻不能協助科學界監測海面數米以下區域的熱能，亦無法探究在水表面之下，熱能變化如何影響生態群聚。

懷亞特教授與研究夥伴分析了由2005年至2019年十五年間在莫雷阿島收得的衛星遙測海表溫度數據、長期且高解析度實際海水溫度數據，以及海表溫度異常現象的觀測紀錄。藉由這一連串難得的資料及現象組合，研究團隊證實了公海中的反氣旋渦流經過該島後，海平面升高，並將海洋內波推入更深的水中。海洋內波是一種會沿著海水溫暖表層和下方較冷層之間的界面傳播的波動。懷亞特教授早前領導的另一項研究，已發現內波可頻繁地幫助珊瑚礁棲息地降溫。而這項最新研究進一步證明，反氣旋在2019年初乃至之前一些熱浪出現時，切斷了內波冷卻效應。 這導致珊瑚礁區的海水不尋常地升溫，進而引發珊瑚大規模白化並隨後死亡。 對於當地珊瑚礁的生物多樣性而言，這是一宗災難。過去十年來，莫雷阿島周圍珊瑚群聚得以恢復，卻於2019年不幸地回到了原點。

這項研究結果之中，一項值得注意的觀察是2016年和2019年的比較。在2016年，儘管超級厄爾尼諾現象在全球各地帶來暖化，並摧毀了許多淺礁，但莫雷阿島的珊瑚礁在該年並未出現顯著的白化死亡，與2019年熱浪帶來的影響形成強烈對比。是項最新研究證明了在珊瑚礁佔據的深度範圍內收集溫度數據的重要性。如果單靠海表環境條件的數據，便會在預測工作中，錯過珊瑚白化的警號。根據海表溫度數據預測，莫雷阿島 2016 年和 2019 年均會出現中度白化。然而，直接觀察證明，2016 年只發生了生態上不顯著的白化，而海水升溫持續時間很短，且僅限於淺層。另一方面， 如果研究人員只能獲得海面溫度數據，那麼 2019 年嚴重且持續時間較長的海洋熱浪便可能會被忽略；而由此導致的災難性珊瑚白化，亦可能被錯誤地歸因於海水升溫以外的原因。

懷亞特教授表示：「是項研究強調，我們若要了解受威脅的海洋生態系統，便必須探究相關的深度環境動態，包括由水下海洋氣候事件引發的生態系統變化。這種分析有賴於跨海洋深度測量的長期現場數據，但這正是我們通常缺乏的資料。」

「海洋動力和氣候正在不斷變化，在這個背景下，我們這篇論文正為評估沿海生態系統提供了一項有價值的機制，希望能成為範例。」

這項研究由香港科技大學領銜，合作機構為加州大學聖地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所、加州大學聖塔巴巴拉分校、加州州立大學北橋分校和佛羅里達州立大學。 項目的基礎數據由莫雷阿珊瑚礁長期生態研究 (LTER) 站點提供，當地的研究人員進行了長期物理和生態觀測。團隊作出長期分析，以及對島嶼和沿海海洋生態系統全方位深度的物理條件和生物動態同步監測，是希望為保護海洋中寶貴的生物資源，樹立研究典範。
 

於2019年海洋熱浪期間，莫雷阿島北岸深處發生了大面積珊瑚白化事件。
圖檔來源: Peter J. Edmunds.

於2016年與2019年海洋熱浪期間莫雷阿周圍海表溫度的比較動畫

於2016年與2019年海洋熱浪期間莫雷阿周圍海平面渦流場的比較動畫

香港科技大學（科大）兩位來自物理系的傑出學者﹕李贊恒教授以及助理教授Berthold Jäck 博士，近日分別獲裘槎基金會頒發「裘槎優秀科研者獎2022」及「裘槎麥德華前瞻科研大獎2022」。

李教授的研究圍繞超材料賦予的各種非凡光學現象，突出的例子包括隱形斗篷和超分辨率成像。他目前的興趣是變換光學、超表面、非厄米光學和復雜介質。除了電磁波，他熱衷於將超材料的概念擴展到聲波和彈性波。超材料承諾提供基於定制共振微結構的材料特性，以提供傳統方法中難以實現的材料參數。憑藉裘槎優秀科研者獎，他將利用材料增益和損耗、材料參數的時變能力，目前稱為時變超材料，以及超材料在量子光学領域的應用，探索構建超材料的新維度及其物理现象。這些超材料可用於製造非常靈敏的傳感器，實現非互易信號通信並開發新的量子成像技術。（請按此參閱李贊恒教授簡歷）

Berthold Jäck博士的研究重點則為新型量子材料的製造和表徵，這些材料可以促進高能效電子設備和新型量子計算機的發展。他的研究介乎凝聚態物理學和材料科學之間，旨在優化材料設計以增強電荷載流子和磁矩之間的微觀相互作用，從而產生新的量子現象。為此，Berthold Jäck 博士把使用分子束外延生長的薄膜材料，與使用掃描隧道顯微鏡和電傳輸測量的微觀和宏觀材料表徵相結合。Berthold Jäck 博士的最終研究目標是開發新型顯微技術，進一步研究具有高空間和時間分辨率的電荷載流子動力學，以開拓量子材料研究的新領域。（請按此參閱Berthold Jäck 博士簡歷）

除了李教授及Jäck博士，裘槎基金會另向七位來自香港中文大學（中大）、香港大學（港大）及香港理工大學（理大）的優秀學者，頒發2022年「裘槎麥德華前瞻科研大獎」和2022及2023年「裘槎優秀科研者獎」，以表揚他們的卓越科研成就。按此了解更多獎項詳情。

香港科技大學（科大）與英國南安普敦大學（南安普敦大學）加強合作，將於明年起合辦「環球海洋資源管理理學碩士」課程。

這個一年制的獨特課程，將會為學生提供一個多元文化和跨地域的學習體驗﹕首學期同學將到南安普敦大學學習，第二學期及暑假時段則在科大上課。透過這個課程，學生不僅能夠同時取得亞洲與歐洲海洋生態系統的知識以及第一手經驗，亦可以在香港、南安普敦及其他地區發展其專業人脈網絡。課程畢業生將同時獲頒兩所大學的學位證書。

近十年來，藍色經濟成為一個新興的熱門概念，世界各國政府包括中國和英國均推出不同措施與項目，推動以可持續方式使用海洋資源而刺激增長。在課程中，學生不僅會認識到跨越兩大洲、溫帶和亞熱帶地方截然不同的海洋生態系統和地質過程，亦將學習涵蓋計算數據分析、污染監測與控制、保育和可持續發展、環境政策、環境影響及風險評估等技能。

市場對具備相關訓練的人才需求甚殷。此課程將裝備學生投身不同行業，包括公、私營及非政府機構與海洋及環境科學有關的研究及教育職位，也將為選擇在海洋資源管理和勘探、海洋學和環境保護方面繼續深造的學生，打下堅實的基礎。

於昨天的線上合作夥伴簽署儀式上，南安普敦大學國際事務副校長 (Vice-President of International and Engagement )Jane FALKINGHAM教授表示：「我很高興能參與今天這個儀式。兩所位於歐洲和亞洲、在海洋科學領先全球的大學，將透過這份協議，建立一個重要的學術夥伴關係，融合雙方的教學經驗及專業知識，為進一步的學術和研究合作建立一個嶄新的平台。」

科大副校長（大學拓展）汪揚教授表示，很高興科大與在海洋資源研究方面備受國際認可的南安普敦大學合作。他說：「是次合作借助科大與南安普敦大學在海洋科學前沿研究方面的優勢，以及雙方獨特的地理位置，培育相關專業人才。學生將透過多元文化和跨地域的課程，了解溫帶和亞熱帶地區在海洋資源勘探、管理和保育方面的科學、技術、社會經濟和政治議題。」

南安普敦大學聯席課程主任Charlie THOMPSON 博士指出：「這個課程不僅兼顧基礎理論和實踐經驗，學生也會與來自歐洲和亞洲的研究人員交流，進一步提升進行研究的技巧，為希望在國際化環境工作的人提供一個獨特的機會。」

科大聯席課程主任兼海洋科學系署理系主任劉振鈞教授表示：「三年前我們開辦全港首個海洋科學及科技本科課程，今天我們很高興可以再下一城，與南安普敦大學合作開辦全港首個環球海洋資源管理雙碩士學位課程。透過香港與英國的多元文化環境，提供面對面學習活動，我們將繼續加強對培育人才的承擔，孕育具備跨學科知識、國際視野和專業網絡的人才，以解決海洋資源管理中的複雜問題。」

「環球海洋資源管理理學碩士」是科大與南安普敦大學首個合辦的雙學位課程。第一批學生將於2023年9月開課。

多年來，科大與南安普敦大學在學術、科學交流及知識轉移等各方面建立合作，包括一個涵蓋工程及科學領域的雙邊學生交流協議。

有關更多課程詳情和入學要求，請參閱https://mscgmrm.org/

關於香港科技大學
香港科技大學（科大）（https://www.hkust.edu.hk/）是國際知名的研究型大學，其科學、工程、商業管理及人文社會科學領域，均臻達世界一流水準。科大校園國際化，提供全人教育及跨學科研究，培育具國際視野、創業精神及創新思維的優秀人才。逾八成的科大研究，於香港的大學教育資助委員會「2020研究評審工作」被評為「國際卓越」或「世界領先」水平。我們於最新的《泰晤士高等教育全球年輕大學排名榜2022》中排行第三，而科大的畢業生在2022年度的全球大學就業能力調查排名第30位，位於亞洲院校前列。截至2022年，科大成員共創立了1,645間至今活躍的初創公司，當中包括9間獨角獸企業和7間上市公司，合共創造了逾4,000億港元的經濟效益。投資推廣署早前引用「2021年QS世界大學學科排名」，展示躋身全球百大的五所本地大學在多個創新領域的表現，當中科大在四個工程與材料科學領域的排名為本地大學之首。

關於英國南安普敦大學
南安普敦大學推動原創思維，將知識轉化為行動和影響，並為世界挑戰創造解決方案。 我們是全球排名前 100 的院校之一（QS 世界大學排名 2022）。 我們的學者是各自領域的領導者，與知名的國際企業和組織建立聯繫，並啟發了來自全球超過 135 個國家的22,000 名優秀學生。 大學透過提供優質教育，幫助學生踏上探索之旅，發揮他們的潛力，並加入擁有逾200,000 名校友的國際網絡。 www.southampton.ac.uk 

(文章轉載自EurekAlert!，原刊於2022年11月18日)

中樞神經系統一旦受創，例如在脊髓損傷的意外中，傷者很可能會永久喪失感覺或活動能力，當中的關鍵原因，是軸突斷裂後無法再生。目前，醫學界為脊髓損傷患者恢復活動能力的方法非常有限。若要為他們帶來治療希望，其中一個 研究方向，便是要破解令這些受傷軸突再生的方法。

由香港科技大學(科大)生命科學部鄭氏理學副教授劉凱帶領的團隊，用老鼠進行實驗，解構了促進神經突軸再生的部分原理。他們發現，通過敲除神經元內編碼一種磷酸酶的基因PTPN2，可以促進中樞神經系統的軸突重生，另外，若再外加Ⅱ型干擾素IFNγ，更可進一步提升再生的軸突數量和生長速度。這項研究的結果，最近於科學期刊Neuron上發表。

人類的神經系統可分為兩部分：中樞神經系統和外周神經系統。與中樞神經系統的分別是，外周神經當受到損傷時，具有較強的再生和自我修復能力 。不過，科學界一直並未完全了解這個再生和修復過程與神經系統內在免疫機制以及免疫相關的細胞因子的關係，包括一些信號通路如何影響受傷的神經元，以及它們能否直接促進軸突再生。

是項研究亦探索了IFNγ-cGAS-STING信號通路有否參與外周神經的自我修復過程。團隊發現，外周神經軸突可以在損傷後，直接調節其損傷環境中的免疫反應，以促進自我修復。

在過往的研究中，劉教授的團隊已經發現，可以通過提高神經元電活動，改變神經元甘油脂代謝途徑等不同方法，從而加強軸突的再生能力。今次這項研究，為脊髓損傷這類情況的未來治療方案，找到進一步線索，比如聯合幾種不同的信號通路可以大幅提高神經再生。

是項研究的兩位共同第一作者為科大的王續博士和楊超博士， 合作者包括美國普渡大學的Zhong-Yin Zhang教授、香港科大的吳若昊副教授、錢培元教授和王吉光副教授等多位學者。

(文章轉載自EurekAlert!，原刊於2022年11月16日)

香港科大的一項最新研究表明，地球內部的CO₂可能比之前認識的更加活躍，並在地球氣候變化過程中扮演更重要的角色。

這項由潘鼎教授領導的研究主要關注CO₂在水中的溶解過程，對減少地下封存的碳逃逸回大氣有重要意義。

地球的碳大部分儲存在其內部。地球內部的碳會影響地表碳的總量和分布，對地質學時間尺度上的氣候變化有深刻影響。因此，了解地表數百公里以下碳的存儲狀況非常重要。

“現有的研究主要集中在地表以上或者附近的碳的種類。然而，超過90%的地球的碳存儲在地殼、地幔、甚至地核，我們對此知之甚少”，潘教授說。

採用物理中的第一性原理模擬，他的團隊發現在地球內部的碳循環中二氧化碳比之前認識的要更加活躍，這對碳在地表和地球內部存儲池之間的輸運有很大的影響。

這項研究發現，將水和二氧化碳限制在合適的納米多孔材料中可以提升地下碳存儲的效率。在碳捕捉和存儲過程中，在納米受限條件下將二氧化碳和水混合再轉變成碳酸鹽礦物是一個安全的辦法，可以永久性地將碳存儲於地下，碳逃逸回大氣的風險低。

這些發現剛剛發表於國際性期刊《自然通訊》。

“二氧化碳溶於水每天都在發生，但它的普遍性掩蓋了其重要性。該過程對地球碳循環有重要意義，並在地質學時間尺度下深刻影響了全球氣候變化和人類的能源消耗,” 潘教授說。

“該研究是探索極端條件下二氧化碳水溶液的獨特物理和化學性質的重要進展”

之前的研究集中在體相溶液中溶解的碳的性質，但在地球內部或者碳輸運過程中，水溶液經常被限制在納米尺度下地球岩石的孔隙、晶粒邊界或斷裂處，那裏的空間限制和界面化學可以使水溶液的表現完全不同。

“含碳流體可以深達數百公里，現階段無法直接觀測。實現地球內部的高溫和高壓並在實驗室中進行測量同樣困難重重”，他說。

潘教授目前是大學的物理系和化學系雙聘副教授。他的團隊成員有博士生Nore Stolte和侯睿。他們對水中二氧化碳在納米受限條件下的反應進行模擬。

通過比較含碳水溶液被石墨烯（單原子層石墨）和斯石英（二氧化硅的一種高壓相）納米受限，以及溶液的體相，他們發現二氧化碳在受限狀態下反應更多。

此項研究對探索地球內部更複雜的水中碳反應開闢了道路，如金剛石的生成、石油的非生物起源、甚至生命的起源。接下來，該團隊希望探索碳可否更進一步反應生成構成有機物質的複雜分子。

潘教授專注於開發和應用計算和數值方法從第一性原理出發理解和預測水、固體、以及納米結構的行為和性質。在高性能計算機的幫助之下，他的團隊正在對關乎人類可持續發展的急迫和基礎性的科學問題，如水科學、深部碳循環以及清潔能源等，尋找答案。

(文章轉載自EurekAlert!，原刊於2022年11月1日)

古今中外，「抗衰老」一直都是歷史和文學中的熱門題材。從中國古代的秦始皇派員遠征大海尋找長生不死之藥，到西方小說中的德古拉伯爵擁有不死之身，千百年來，人類仍沉醉於尋找不老之術，至今仍未有解決方法。

最近，由何善衡生命科學教授席生命科學部副教授張曉東教授領導的一個研究小組，在抗衰老研究上獲得了突破性的進展。

張教授一直專注於研究肌肉幹細胞。肌肉幹細胞在人體的肌肉修復過程中，起著關鍵的作用，而團隊發現了一種方法，可基於染色質的特徵識別出老化的肌肉幹細胞。衰老的肌肉幹細胞與年輕的不同，它們的幹性會降低，也就是說它們成為新幹細胞或變成特定細胞以替代受損組織的能力會降低。在下一步的研究中，如果能再找到方法將這些衰老細胞的染色質特徵修改，將它們變得與年輕細胞一樣的話，那麼細胞衰老、以致骨骼肌組織衰老的過程便有望暫停，甚至逆轉。

團隊的研究成果最近於Cell Press 出版的公開期刊 iScience 中發表。

張教授認為，調控染色質的開放程度及可及性是決定細胞命運的關鍵。他闡釋說，染色質狀態的變化可導致基因表達失調。今次的研究顯示逐漸激活的染色質狀態是幹細胞衰老的重要標誌，而這項發現很可能成為未來研發抗衰老技術的一個重要方向。

染色質是一種包裹在組蛋白周圍的 DNA 複合物，用於維持 DNA 的正常結構，而它們的結構會隨外部環境迅速變化。承接以往研究所得，團隊今次在老鼠體內預先固定了肌肉幹細胞的狀態，以取得靜息細胞（平時在休眠狀態， 但在肌肉受傷時會激活，以發揮修復功能）以及它們的基因和染色質特徵，再隨著時間變化，比較染色質的「可及性」。

研究的第一作者董安琪博士指出：「我們發現年輕肌肉幹細胞的染色質環境，在靜息狀態會變得非常緊密，並在激活初期有較高的『可及性』。它們在長期的再生過程後，會逐漸重新建立緊密狀態。然而，老化的肌肉幹細胞在靜息期間，則不能維持染色質的緊密環境。」董博士是張教授研究團隊的前成員，現為布魯塞爾自由大學博士後研究員。

要想對抗衰老，尚有許多可能性正在等待發掘，現在科學家們已經更了解衰老細胞會發生甚麼，從而為進一步探索抗衰老策略開闢了多種途徑。 

那麼人類不老之謎是否已經被破解呢？對此，張教授表示：「可以說是，也可以說不是。」如果我們能在衰老幹細胞中，找出水平下調的染色質調節劑，將來便可能透過恢復這些調節劑的基因表達來防止衰老。目前我們已能夠比較年輕和老化肌肉幹細胞之間的不同染色質狀態，還確定了年輕肌肉幹細胞中特別開放的染色質位置。倘若在衰老過程中，能夠保持這些區域的『可及性』，我們便有機會找到方法讓細胞保持年輕、健康。」

張教授指出，團隊目前的研究解構了幹細胞分離和啟動過程中染色質『開放性』的變化，但研究的旅程才剛剛開始。現時團隊展望進一步研究在肌肉幹細胞分離和激活過程中改變染色質狀態的機制，並準備進行體內實驗來獲取更多的訊息。

幹細胞變化

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