最新科技单晶X-光衍射仪的添置
项目统筹者：黄永德教授 (香港理工大学)

本项目的目的是要添置一台具备最先进科技的X-光衍射仪。X-光晶体结构分析是在原子、分子水平上认识物质性质与功能和微观结构关系的重要方法，广泛应用于化学、材料、矿物、天然产物、生物医学和分子机械等学科领域。这台新的衍射仪能配合我们卓越的专家团队，有效地为有需要的研究人员提供精准的分子结构分析。新仪器将配有“亘补金属氧化物半导体”(CMOS) 探测器。现时CMOS探测器常见于一般数码相机，比传统电荷耦合元件 (CCD) 科技更为敏感，分辨能力更高。应用CMOS科技能缩短收集数据的时间，降低对样品质量的要求，以前所未有的方式有效地解决晶体学所面临的难题。总体来说，本项目是为了在香港理工大学建立一个以X-光晶体结构分析为基础的高水平研究平台，令香港理工大学在本港及邻近地区成为该领域上的一个亮点。

香港独有的泥石流-柔性防护栏碰撞和地质灾害研究的大型多功能物理模型试验设施
项目统筹者：殷建华教授 (香港理工大学)

地质灾害有滑坡，泥石流，落石，及各种岩土结构的崩溃破坏等。地质灾害在香港及世界其它地方发生过，今后仍然是造成人类伤亡和材产损失的最大危险之一。柔性防护网已在世界其它地方用于防止泥石流的冲击，最近也在香港推广使用。但是，目前还没有用于防泥石流冲击的柔性防护网的可靠分析和设计的方法。因此，我们急需建造一大型物理模型试样装置，用于泥石流冲击柔性防护网的试验。试验数据用来验证或发展新的柔性防护网分析和设计方法。目前在香港，甚至可能在世界其它地方还没有这样的大型物理模型试样装置。

项目的主要目标是要设计、建造、调试和管理一个泥石流-柔性防护栏碰撞和地质灾害研究的大型多功能物理模型试验设施。其它目的有（1）使该设施成为多功能的试验平台，用于地质灾害研究，(2) 用于试验和验证现有的或新的监测技术，（3）通过比较，用该设施的试验数据来验证小尺寸离心机模型，数值模型和分析设计方法。

地质灾害的减轻或防止是一项长期和艰巨的任务，需要多专业的攻关，基础科学研究，和新技术的研发。 该项目将对社区安全及环境保护，基础科学研究，和技术研发有长期和深远的影响。

具有成本效益和生存能力的广域电信线路的敷设拓扑
项目统筹者：摩 西. 祖克曼 教授 (香港城市大学)

海底光缆承载了当今国际互联网的绝大部分流量。然而，许多海底光缆在地理位置上彼此接近且位于地震多发带，最近几次地震所引发的巨额损失清楚地显示了海底光缆在国际互联网中的关键性作用以及国际互联网对海底光缆的依赖性。本项目旨在优化地表固定节点之间缆线的铺设以确保充足的网络资源供应，在真实的灾难情景下能够维持通信网络的连接性和正常运作能力。考虑电缆的属性（形状、位置和容量），结合真实的地震灾害效果和海底地形地貌，我们将开发综合布线系统的设计方案，在成本和网络复原力之间取得平衡。我们的研究团队囊括了通信工程专家、地震工程专家和数学家。通过此项合作研究，数学与工程领域的专家将联合起来解决这一重大的现实问题。

应用机器人辅助光镍技术研究造血细胞的操作及作用机理
项目统筹者：孙东教授 (香港城市大学)

细胞是生物体的基本功能单位。人类对于单细胞工作原理的认识目前仍处于起步阶段。为了探究这一挑战性难题，我们将研究一种基于光镊机器人和微流体晶片的细胞探测技术，并将之用于造血细胞的微纳操作以及功能机制的探索研究方面，从而为更有效地治疗白血病提供重要的参考依据。应用光镊机器人的好处在于可同时对单或多细胞进行自动化操作，以实现高重复精度及低变异性。我们将通过对细胞的拉伸、粘接及迁移操作，重点探索造血细胞在以下三方面的功能机制：细胞生物力学特性如何影响其异常分化从而导致白血病，能否通过造血细胞与基质细胞的粘接操作控制细胞交互，探究造血细胞的迁移机制从而为实现细胞迁移的有效控制奠定基础。本项目的研究成果将对其它类型细胞的操作及功能机制的探究具有重要的参考价值。

针对多聚谷氨酰胺疾病RNA及蛋白质毒性开发以多肽类为基础的疗法
项目统筹者：陈浩然教授 (香港中文大学)

多聚谷氨酰胺（Polyglutamine, polyQ）疾病是一组导致进行性脑退化的遗传性疾病。最近的生物医学研究表明：polyQ RNA和蛋白质都有致病毒性，是目前导致polyQ疾病脑退化的两大致病种，本研究评估了针对毒性RNA和蛋白质的肽抑制剂。肽工程技术将被采用以提高肽抑制剂的生物活性，工程化抑制剂将使用纳米颗粒载体传递至大脑中和毒性。从长远来看，此项目将开辟新的polyQ疾病治疗方向。

大型强子对撞实验:新物理的追寻
项目统筹者：朱明中教授 (香港中文大学)

香港科研人员从大亚湾中微子实验及香港仔隧道实验获得宝贵而成功的国际大型研究合作经验。在这基础上，香港中文大学、香港大学、及香港科技大学的物理研究人员共同成立香港实验粒子物理学团队并将参加在欧州核子物理中心(CERN) 利用大型强子对撞机(LHC) 进行的ATLAS实验。大型强子对撞机是世界上最高能量的粒子加速器，而ATLAS亦是世界上最庞大的粒子探测器。LHC 实验在基础物理研究作突破性发现有独特的优势及潜质。自2011至2013年，LHC以设计的一半能量进行强子对撞实验，已经累积大量数据，并发现了希格斯粒子(或称上帝粒子) 。我们将分析这些数据，以追寻有异于粒子物理标准模型的新物理。我们亦将发展数据分析工具，以应付2014/5年开始的高能量高撞击率的新LHC 实验。我们亦会参加现正进行的ATLAS探测器提升工作，对ATLAS实验的硬体发展作出贡献。

医疗手术辅助机器人
项目统筹者：刘云辉教授 (香港中文大学)

机器人因其可以高精度地操作手术器械正被广泛地应用于医疗手术，而现在存在的手术机器人是医生通过高端人机界面进行人工控制。相对于一般的微创手术，遥操作式机器人手术并没有所期望的那样多优点，这主要是因为操作介面不能准确地把手术器械与人体组织交互感觉传递给医生。除了它们极高的售价，长时间的调试、高昂的操作和维护费用、以及长时间的训练都妨碍医疗机器人的广泛应用。相对于一个庞大而昂贵的系统，一个小型、低成本、使用方便、易学习，可以自动辅助医生完成手术的机器人助手更具有实用性和经济效益。专家预测由机器人辅助的医疗手术是未来医疗手术技术发展的主要方向之一。

本专案的目的是通过香港中文大学与香港城市大学的紧密合作，在我们机器人特别是医疗机器人研究的基础上，研发机器人辅助医疗手术的前沿技术，并为在香港进一步开展相关研究建立技术基础。通过本项目的研究，我们将解决以下关键问题：（1）具有被动安全保护机构的柔性关节设计及利用柔性关节的医疗辅助机器人设计；（2）融合被动安全保护机构、基于能量的运动控制演算法和能容错的力感知技术的机器人安全保护体系；（3）不需要模型的基于内窥镜视觉回馈的软组织操作控制演算法及（4）具有人眼注意点控制、自学习等智慧功能的友好、易学、易操作的多模态人机界面，以方便双手忙碌医生与机器人的交互。为了验证所研究技术和方法的有效性，将利用一个辅助鼻腔和喉咙手术的内窥镜操作机器人和一个辅助微创子宫切割手术的子宫操作机器人进行动物或尸体试验。本专案的成功将对医疗机器人技术的发展有重大贡献并帮助香港在这一高速发展领域占有一席之地。

中文和英文阅读能力发展：遗传和神经科学相关因素
项目统筹者：MCBRIDE Catherine教授 (香港中文大学)

香港本地学童的双语学习（母语为中文，外语为英文）与哪些标识基因和神经元标识有关？在此研究中，我们将每年为三百对同卵及三百对异卵双生的本地孩童进行三个阶段的测试。测试目的是就阅读及建构中英文复合词的能力等方面，分析基因如何影响香港学童的语言学习。是次测试及问卷调查有助我们了解基因及环境如何影响香港孩童的双语学习。

我们亦会对其中阅读能力特别强或特别弱的儿童 (大概170人) 进行脑电波电位 (ERP) 测试。同时，透过找出他们相对应的神经标识，我们会分析两者如何共同影响儿童的阅读能力。最后，我们将从双胞胎的整体基因样本中，找出它们之间相互的关联性，并测试它们对小朋友阅读中文及英文的能力之影响。是次研究结果，将会为教育界及其他学者奠下基础，协助他们日后再进一步研究儿童早期拼写阅读能力的发展，及为有阅读障碍风险的儿童提出有效的干预方法。

冷原子和固态物质中的新型拓扑态
项目统筹者：吴大琪教授 (香港科技大学)

本项目探讨一个跨领域的物理前沿课题，冷原子和固态物质中的新型拓朴态。

自2006年拓朴绝缘体被发现后，固态物质中的新型拓朴态成为物理学中一个热门课题，由于它引发的新物理现象及在量子讯息和量子计算中的应用潜力，令它成为近年最活跃的物理领域之一，大量的新物理想法被提出。在此领域工作者不断增加。

令人意想不到的是，在固态拓朴物理态研究快速发展的同时，在冷原子研究领域中也产生了一系列突破，令这两个领域走向同一方向。冷原子领域中一系列实验技巧突破产生了在冷原子系统中实现在传统固态物质中难以实现的新物质状态的可能。两个领域的结合把固态物理和冷原子物理的研究者带到一起，在此跨领域研究中合作希望取得突破。

我们的项目是香港的固态物理和冷原子物理理论工作者的一个合作课题，希望合作能导致在这新拓朴态领域中取得突破。我们的团队成员分别在固态物质中的拓朴态和冷原子研究领域中有丰富研究经验及成果。希望合作能在此跨领域研究中取得新的突破。利用彼此经验我们希望能﹝1﹞在固态物质及冷原子中寻找到一系列的新型的拓朴态，﹝2﹞明白粒子相互作用对这些新型拓朴态的影响和﹝3﹞明白这些新拓朴态的物理性质及实验表征，以及它们在量子讯息/量子计算中的潜在应用价值。

基础物理研究: 从粒子物理到宇宙学
项目统筹者：萧文礼教授 (香港科技大学)

基础物理研究的是自然界中的某些核心问题：我们自身是由什么组成的？什么是自然界中的基本物质和基本力？宇宙是如何起源的？这些跨越了从亚原子尺度到宇宙学尺度的问题是密切相关的。尽管基础物理的核心问题不多，他们都是科学领域中最具挑战性的。推动这些问题的解决要求大型实验团队的数据获取。而这些数据将会引导理论物理学家探索新的可能性，并作出能够为实验物理学家所测量的预言。

随着去年在欧洲核子中心大型强子对撞机上黑格斯粒子的发现，我们现在对组成已知物质的基本粒子以及它们的质量起源有了一个更加完全的图像。同时，天体物理和宇宙学方面的重大发现也加深了我们对自然界中大尺度现象的理解。观测数据揭示宇宙中我们所熟知的物质不到总物质的5％，而其余的95％则由暗能量和暗物质构成。尽管暗能量的观测证据是非常有说服力的（2011诺贝尔奖），它的理论解释依然是一个巨大的谜。同时，暗物质的存在开启了粒子物理的下一个前沿：寻找超越标准模型的新物理。此外，精确的宇宙学数据也提供了由巨大的暗能量驱动并引发大爆炸的早期宇宙暴涨的强烈证据。将来的实验将会揭示它的起因。

基础物理在香港是一个全新的科研领域。相关的理论团队已经具备了必要的规模而实验团队依然在积极的建设中。本题案将主要集中在理论方面。随着基础物理进入了一个海量数据的时代，理论和实验物理学家的紧密合作变得非常关键。理论研究是理解大量实验数据并设计实验新策略的关键。我们的团队由包含了来自粒子物理，天体物理和宇宙学各个相关领域的专家。通过汇集人力，我们将研究各类基本问题，如暗物质和暗能量的本质，宇宙的暴涨，超越标准模型的新物理。我们将使用多管齐下的方法，从基本理论的探索，到模型的构造和唯象学的研究，再到实验策略的设计，最终实现理论预言和实验数据的比较。

超分辨率成像: 揭示亚细胞器的分子组织
项目统筹者：贺若蒲教授 (香港科技大学)

这个项目的开发基础是由一群拥有丰富光学背景的物理学家和生物学家协作，目标是透过开发和利用尖端的超分辨率显微镜技术,来深入探索细胞生物学。待开发的核心平台是一个包含两台国内最先进的高分辨率显微镜的成像设备。项目的首要目标是构建一台可以实现空间分辨率达20纳米的"风暴"显微镜(随机光学重建显微镜)，其优点是在分辨率上比现成最佳的荧光显微镜有10倍的改进。同时，项目的第二个目标是构建一台光片显微镜，能够优化样品的保存和缩短成像时间。透过利用上述技术的优点，项目团队将能探索生物学的难题，如2013年诺贝尔生理学和医学奖的主题"囊泡运输动力学"。其中，项目将重点研究神经细胞的突触小泡和肠细胞的脂滴动力学。继而，第二个研究重点是透过了解线粒体对于各种生物刺激的反应，认识柏金逊症等疾病的病理。其后就是研究DNA复制过程中，蛋白质和DNA相互作用的空间参数。基于细胞分裂是所有活细胞的基本特性；研究的成果将对干细胞和癌症生物学的认知有直接的影响。项目最后一个研究重点是分析突触的结构。这些"原浆吻"的结构和其细微变化是大脑学习和记忆的基础。倘若这些变化失调，将导致像自闭症或阿尔茨海默症等疾病。这个项目所开发的设备将能为本校生命科学系的研究带来最前沿的进展。在超分辨率显微镜技术的辅助下，我们将可以对生物医学科学领域作出重大贡献。

异染色质重构调控与DNA损伤修复和衰老
项目统筹者：周中军博士 (香港大学)

Hutchinson - Gilford早衰综合症（ HGPS ）, 壹种严重的快速衰老疾病。主要是因LMNA基因上壹个特定突变产生了壹个突变的核纤层蛋白A，称为progerin。Progerin在正常细胞中亦存在，并且随年龄而增加，表明HGPS和正常衰老之间具有潜在联系。 Zmpste24是壹种蛋白酶并负责加工核纤层蛋白A。Zmpste24缺失会导致未加工成熟的核纤层蛋白A的积累，缺失Zmpste24的小鼠表现了许多HGPS特症，是壹种理想的早老症的小鼠模型。我们以往的研究表明，未经处理的核纤层蛋白A或progerin损害DNA修复。我们最近的工作发现，早老症病人细胞中，调节染色质结构的几个重要的核蛋白质的异常定位，染色质重塑缺陷。这些关键的染色质调节因子的错误定位，破坏了染色质动力学及DNA修复，导致干细胞迅速下降，加速衰老。针对这些调制器可有效改善快速衰老。并延长HGPS模型小鼠的寿命。在本项研究中，我们将进壹步确定和研究纤层蛋白A相互作用蛋白如何调节染色质动力学，研究其对DNA修复，细胞衰老及衰老的贡献。我们将阐明核纤层蛋白A激活SIRT1或SIRT6结构基础。此外，我们将研究prelamin A / progerin如何损害染色体末端（端粒）的结构和功能的完整性。这项研究不仅对核纤层蛋白A影响染色质动力学和老化提供新的见解，也有助于开发新的策略，干预衰老和衰老相关的老年性疾病。

激发HIV抗原特异性CD8+T细胞的机制研究
项目统筹者：陈志伟博士 (香港大学)

自1981年以来，爱滋病(AIDS) 一直是最致命的人类疾病之一。目前，爱滋病已造成3500万人死亡，而且仍有3500万人携带并传播着爱滋病病毒(WHO, 2011)。经过30多年的努力，人们不禁会问：为什么仍然没有针对HIV/AIDS的疫苗和根治性疗法？为了回答这个问题，我们旨在研究激发HIV抗原特异性CD8+ T细胞反应的机制。本项研究计划是基于我们最新的科学发现：即以细胞程序性死亡受体1 (PD1)或者一个新型PD1异构体(Δ42PD1) 为基础的DNA疫苗可以有效地增强HIV抗原特异性的CD8+ T细胞反应。这两种新的疫苗策略不仅可以实现对致命性病毒的保护，还可以在小鼠模型中实现对表达抗原的恶性间皮瘤的根治。通过本项研究计划，我们将用定性和定量的方法来深入揭示强化功能性CD8+ T细胞反应的分子机制，从而使我们对于研发有效的预防和免疫治疗性爱滋病疫苗做出贡献。

二维过渡金属硫族化合物 - 从材料制备、物理研究到器件研制
项目统筹者：谢茂海教授 (香港大学)

单原子层或单层过渡金属硫化物（TMDCs）是一类二维（2D）材料，由于其特有的物理性质及其在纳米电子学和纳米光电子学等方面的应用前景而为大家所关注和研究。这种单层TMDC样品已从块状体材料中用透明胶带剥离的方法获得，并用该类样品，人们发现了一些有趣的物理特性，比如万倍于晶体体材料的发光效率等。同时，人们也用这种二维材料成功制作出了原型电子器件。

这种靠剥离办法获得的片状样品尺寸往往很小且不具备好的重复性。制作生长出晶片大小、并在样品厚度及掺杂方面严格可控的样品，无疑会对材料的进一步基础物理研究和应用方面的探索带来很大的帮助与促进。我们这一项目的提出，旨在组建一支背景不同但专业知识互补的团队，互相协调，共同努力，致力于（ 1 ）制备高品质晶片尺寸大小的二维TMDC样品； （ 2 ）研究和发现二维TMDC材料及其异质结构的新的物理性质；（ 3 ）探索与制备基于该类材料的原型器件。我们将结合理论与实验，通过该项目的实施，对TMDC二维材料的研究带来新的发现和成果。