簡介
GIST
主持人：香港電台公共事務組
身處世界關鍵的轉折，需要眼界和知識。
每個星期六，我們會邀請一位科學家，介紹在其研究範疇內一個正在影響世界未來發展、我們不可不知的趨勢，以專業和視野來培養具前瞻的預測與洞察力。
每個星期六，我們會邀請一位科學家，介紹在其研究範疇內一個正在影響世界未來發展、我們不可不知的趨勢，以專業和視野來培養具前瞻的預測與洞察力。
星期六早上，讓我們看遠一點，看到未來的無限可能。
監製: 林嘉瑜
製作: 張璟瑩
監製: 林嘉瑜
製作: 張璟瑩
最新
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07/12/2024
新型半導體材料 助減電力轉換能耗
嘉賓:香港科技大學電子及計算機工程學系副教授黃文海
「我是黃文海，現時任職香港科技大學電子及計算機工程學系副教授，我的研究興趣為半導體材料和微電子芯片技術方面，我現時專注第三代和第四代，即是新型半導體材料的基礎和應用研究，這些技術主要會在高功率電子領域，或稱為「電力電子領域」有很多應用的場景。」
電力電子技術的應用，會對世界有何影響？ 其中一個例子是新能源方面。各地致力減少溫室氣體排放，越來越多國家嘗試使用新能源取代化石能源，而改用電動車，亦即是新能源汽車是大勢所趨，正因為這樣，帶來了半導體支持新能源汽車行業的需求。
「另一個例子就是儲能產業。儲能即是能源儲備，是全球經濟發展和經濟復甦需要考慮的一個重要環節。就如太陽能，我們希望盡量利用天然資源，不要浪費，便需要一個硬件電力系統，負責儲備大自然給予我們的天然資源。儲能產業亦能夠為新能源產業往後的發展，注入強勁的動力。據一些相關研究顯示，以香港為例，如果可以充分利用香港建築物天台安裝太陽能板時，每年本地可生產最高約八億八千萬千瓦時(kilowatt-hour)的電能。在這個背景之下，香港雖然寸金尺土，但我們城市是試驗太陽能儲能產業的其中一個好地方。儲能產業不單止在香港具有經濟價值，亦有效優化香港土地資源裡的電網配置，可以節省工商業的用電成本，亦可以解決能源過剩的問題，產生社會效益。
最後一個關於電力電子領域可以產生影響的地方，可能大家不會想到相關性，其實是與資訊科技有關。我們今日身處一個資訊流通的時代。物聯網(IoT)和人工智能(AI)均牽涉到許多數據流通和交換。背後資訊及資料的儲存、處理都需要數據中心協助。數據中心是甚麼？就是處理公司、個人或政府所需要的記錄或運算的資料。數據中心由許多電腦伺服器、儲存設備及一些網絡設備組成。它們電力供應當然需要穩定，由於數據量高並且流通量多，耗電量大，我們都關心它們電源使用的效率。所以數據中心的電力供應和管理方案，以及它們之間如何互相整合，亦都變得日益重要。」
由於現今世界追求高能源效益和減低碳排放，對於新式微電子技術的技術要求變得更加嚴格。 而新一代電力電子技術有助發展高效能的儲能系統、新型電動車技術和數據中心內的高效能電力系統。
「我們其中一個研究方向，就是開發出一些適用於電力電子系統的功率變換要求的新型半導體技術。剛剛我提及的第三代、第四代半導體，即新一代的半導體，亦稱為「寬禁帶半導體」。我們的研究正大力推動這些新的半導體技術，推動建構新型電力系統，加快推動新型電力系統的高品質、規模化發展。電力電子技術作為這些功率轉換系統當中的核心，其實一直以來都是由低成本和可靠的傳統半導體技術「硅」(Silicon)所主導。但為了適應新產業對於更高的功率密度，和更高的能源轉換效益要求，「硅」其實有少許力有不逮。所以現今我們都想開發許多新型半導體，當中包括「碳化硅」(Silicon Carbide)和「氮化鎵」(Gallium Nitride)，這兩個材料為主的寬禁帶半導體。過去幾十年，工業界和學校付出了很多努力，搶佔了一些比較高端的市場。兩者是第三代半導體所製造的微電子芯片，它們的優勢就是具有比「硅」(Silicon)更高的耐壓能力，以及更低的功率損耗，已經成為許多高效功率轉換器內一個重要的部分。Tesla在最近一年內，便公佈推出了以「碳化硅」成為它們電動車內一個很重要的半導體技術。
除了這兩種材料之外，近年我們亦注意到一種所謂「超寬禁帶半導體」，作為繼第三代半導體後一種更加新型的半導體材料，就是所謂的第四代半導體。它們具有更加優異的潛力，亦都迅速崛起成為下一代電力電子技術的一個研究熱點。相比起第三代的「碳化硅」和「氮化鎵」，第四代半導體的材料包括「氧化鎵」，一種氧化物，以及我們可能不覺得它會是半導體的金剛石，亦即是鑽石，女士手上的首飾，其實都可以是一種半導體材料。它們不單止具備新能源技術所需要的高壓、低損耗性能，而且都可以有機會滿足到新產業規模化應用所需要的低成本需求。」
重溫
CATCHUP
10 - 12
2024
X
「在將來，我亦相信利用納米機械人技術，可以在將來十年間達到現在無法想像的治療方法，包括通過逆流膽管鏡，將納米機械人釋放到膽管裏面，而這些機械人可承載治療癌病的化療藥物，甚或是一些幹細胞，去到我們現在不能接觸的地方，譬如肝內膽管，接觸患病的肝細胞，從而將這些化療藥、標靶藥或幹細胞釋放，去治療肝癌，或者一些退化肝病，這可以是我們將來治療的方向。如果能夠達到這一點，就更能準繩地對應癌病或者炎症，去提供治療的方案，可以減低藥物在血管或身體產生的副作用。其實未來的想像空間是無限的，但人類的時間有限，希望可以在有限時間內影響未來。」
納米醫療機械人
主持人：香港電台公共事務組
嘉賓: 香港中文大學醫學院院長趙偉仁教授
「我是中大醫學院院長趙偉仁教授。我本身是一個外科醫生，主要負責上消化道外科手術、內鏡治療和診斷，亦會研究外科手術機械人。」
現時外科醫生利用內鏡黏膜下剝離術，治療早期腸胃癌患者，大大提高了患者保留器官的機會。
「我主要負責研究早期腸胃癌的診斷和治療，在過去二十年，其實我們看到世界上內鏡診斷腸胃癌的比率提升，我作為外科醫生，這是一個很振奮的情況。當我們在診斷時發現這些早期腸胃癌, 不需要進行手術去切除患病的器官, 只需要切除這些早期的腸胃癌。當中涉及引進內鏡黏膜下剝離術，以提供治療方案。這絕對對病人有優勢，因為可以令病人迅速痊癒，保留患病的器官和功能，他的康復和生活質素都會大大提升。現在我的研究集中於如何利用內鏡機械人去完成黏膜下剝離術，更加精準亦可減低併發症發生的機會率，從而希望病人可以回復得更加快捷，減低併發症和切除器官的比率，令我們的病人的生活質素提升，這可以改變到世界對早期腸胃癌治療的觀感，以及治療方法。」
透過醫學和工程的跨領域合作，醫療用機械人的體積可望越來越小，開啟更多治療方案的可能性。
「在將來，我亦相信利用納米機械人技術，可以在將來十年間達到現在無法想像的治療方法，包括通過逆流膽管鏡，將納米機械人釋放到膽管裏面，而這些機械人可承載治療癌病的化療藥物，甚或是一些幹細胞，去到我們現在不能接觸的地方，譬如肝內膽管，接觸患病的肝細胞，從而將這些化療藥、標靶藥或幹細胞釋放，去治療肝癌，或者一些退化肝病，這可以是我們將來治療的方向。如果能夠達到這一點，就更能準繩地對應癌病或者炎症，去提供治療的方案，可以減低藥物在血管或身體產生的副作用。其實未來的想像空間是無限的，但人類的時間有限，希望可以在有限時間內影響未來。」
