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香港大學（港大）智能可穿戴課題組研究團隊（WISE，Wearable, Intelligent, Soft Electronics）解決了一項長期存在的生物電子學難題：開發出軟體三維（3D）晶體管。這項突破性的研究開創了一種全新的半導體器件設計方法，具有改變生物電子學未來的革命性潛力，並已獲國際學術期刊《科學》（Science）作為封面文章發表。

該研究由港大工程學院電機電子工程系的張世明教授領導，團隊成員包括來自劍橋大學和芝加哥大學的資深研究人員、港大的博士生以及本科生，共同形成了一個兼具國際化、包容性和充滿活力的研究社群。

傳統的矽基晶體管是現代電子學的基石，但其剛性且二維的特性，使其難以與軟體和三維的生命系統結合。張教授及其團隊提出了一個顛覆傳統的研究思路：設計軟體三維晶體管，模仿人腦神經元的行為和結構。

經過五年的研究，該團隊成功研製出全球首個軟體三維晶體管，基於一種特殊的半導體材料——水凝膠半導體。與傳統半導體不同，水凝膠半導體柔軟且具生物相容性，通過三維自組裝過程在水中合成，具有類似生物組織的特性，且半導體層的厚度首次達到創紀錄的毫米量級，足以承載活細胞 (圖1)。

這項研究突破為電子學與生物學的融合邁出了重要的一步，為生物電子學及其他相關領域開啟了令人振奮的可能性，有望促進生物混合電子學、神經科學、健康技術及醫學研究的前沿發展 (圖2)。

張世明教授表示：「這可能是生物電子學新時代的開端。通過進一步優化，這種果凍般的三維生物晶片將有潜力改變醫療、教育甚至日常生活。我們期待相關的監管框架能夠出台，以指導技術的醫學應用。」

該研究由張世明教授獲得的競爭性研究資助委員會（RGC）青年協作研究基金（YCRG）資助。

文章連接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adx4514

影片：

1. https://www.dropbox.com/scl/fi/7mt43hc5w4hnpx92hchjp/Science-video.mp4?rlkey=5ogo50ty8dd50a9fgsivlj1ic&dl=0

2. https://www.science.org/content/article/scienceadviser-airplane-contrails-may-not-be-climate-villain-once-feared

關於張世明教授
張世明教授是香港大學（港大）電機電子工程系的可穿戴生物電子學助理教授，同時也是港大生物醫學工程學院的兼職教員，並領導可穿戴智能軟體電子（WISE, Wearable, Intelligent, and Soft Electronics）研究小組。

他的研究重點在於探索新興混合離子-電子導電半導體中電荷傳輸的科學機制，並設計用於可穿戴生物電子應用的新型混合導電電子器件，包括軟體電子、生物傳感器與生物計算技術。他的研究團隊發現了體塊水凝膠的宏觀半導體現象，為下一代軟體與可穿戴電子學奠定了材料基礎。

張教授現任IEEE電子器件學會（IEEE Electron Device Society）生物醫學器件技術委員會委員、《Advanced Science》客座編輯，並擔任《Advanced Electronic Materials》國際諮詢委員會的成員。

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香港大學工程學院
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