材料是所有行業的支柱，以能源材料、綠色材料、生物材料和納米級材料為重點的領域已成為新趨勢。澳門大學緊扣國家與區域發展需求，致力於將學術成果轉化為具社會影響力的實質應用。澳大應用物理及材料工程研究院應運而生，承載著材料科學與工程技術突破的使命，在多個專業領域展現出從基礎研究到技術落地的完整創新鏈條。目前，澳大的材料科學進入基本科學指標資料庫（ESI）前1%之列。
突破光子芯片製備工藝
芯片技術發展日新月異，除了智能化躍進，還需要底層的硬件升級。現時社會普遍採用已臻成熟、基於硅平台的電子芯片，但其難以通過縮小器件尺寸來提升效能，因此學術界積極研發更高速、更高效的光子器件，並集成於電子芯片內，作為下一代光子芯片。澳大科技學院特聘教授、應用物理及材料工程研究院副院長孫漢東正帶領團隊聚焦於此。
「下一代光子芯片兼備電子器件的高集成度和光子器件的高性能，惟其製程技術尚未成熟，業界仍以電子芯片和傳統光子芯片的獨立互連來兼顧性能和製作成本。」在孫教授看來，長遠之計是及早實現硅平台的單片式集成。研究院迅速建立完整的光子芯片測量平台，配備高解析光譜儀、精密光學顯微系統，以及可用於量測相干光與量子光源的先進設備等國際頂尖裝置。同時，團隊與新加坡國立大學先進二維材料中心和智能材料研究所緊密合作，促成硅芯片技術與新興二維材料的結合。
孫教授團隊精選一系列范德瓦爾斯（vdW）二維材料，包括由二硫化鎢單層所組成的相干光源，由六方氮化硼製成、能高效操縱光子的諧振腔和波導，搭配電控調變光強的石墨烯元件，成功在硅芯片上實現了完整一致的光學系統。「我們的相關光器件性能超越傳統的半導體光子芯片技術，務求使整體製作條件與硅光芯片看齊，製程問題已經基本突破，量產可行性預期很高。」研究成果2025年已發表於《自然–通訊》（Nature Communications），促進學術互鑑，為技術進一步優化奠定基礎。
從材料性質、結構、技術，到製程，孫漢東教授團隊成功實現了所有元件在硅光芯片的同一組材料平台上協作，推動光子芯片從傳統半導體的獨立芯片邁向硅光單片式集成。團隊將持續開發以電流直接驅動的相干光源芯片，冀以低耗方式在一般空氣及室溫環境下穩定運作，為芯片選材提供最優選。
研發可持續性雙功能器件
緊貼時代需求，澳大的先進材料領域向來以綠色潔淨能源為研究重點之一。其中，科技學院物理及化學系主任、應用物理及材料工程研究院教授邢貴川與團隊專注於鈣鈦礦研發項目多年，研究如何打破傳統單一功能器件的邊界，例如讓同一器件既可在光照下發電（如太陽能電池），也可在外加電場下高效發光（如LED）。
經過多年努力，團隊早已分別達成鈣鈦礦太陽能器件的光轉電效率27.22%，以及電轉光的LED外量子效率32%，穩踞世界前列的技術水平。在此基礎上，邢教授團隊提出複合界面工程策略，衝破技術瓶頸，在同一器件實現光轉電和電轉光的雙向功能。
根據最新實驗結果，邢教授團隊的雙功能器件綠光波段的發電效率和發光效率已同時超過10%，紅光波段亦同時超過15%。團隊啟動了專利申請和論文發佈工作，同時評估產業化路徑。邢教授表示，光電–電光雙功能器件的適配設備多元，包括自供電照明系統、戶外電子標識、建築外牆立面顯示屏等城市基礎設施，以及手機、可穿戴設備等個人裝置。他補充道：「器件在光照下發電蓄電、在需要時耗電發光，減少外置充電需求，甚至達至自體閉環供電運作，低耗減排，提升城市韌性，助力可持續發展。」現時，團隊正推進示範應用與採購試點，爭取早日將雙功能器件從實驗室帶到日常生活應用之中。
獨創「再生皮膚」敷料
在傷口敷料領域，傳統紗布、水凝膠等基礎材料僅具保護傷口的功能，對皮膚修復毫無作用，而具備修復能力的脫細胞真皮、活細胞人造皮膚等，卻存在高成本、免疫排斥、病毒殘留等風險。為此，學術界近年積極研究蛋白類凝膠材料。應用物理及材料工程研究院教授曲松楠獨具慧眼，帶領團隊以碳點作納米交聯劑，成功將液態雞蛋清轉化為兼具結構修復和功能調控雙重功效的皮膚敷料。
根據團隊於《先進科學》（Advanced Science）發表的研究結果指出，碳點交聯蛋清水凝膠（CEWH）由「天然蛋白+納米碳點交聯+免疫微環境調控」的組織工程新範式配製而成，能夠抑制炎症，促進皮膚及毛囊有序再生。曲教授解釋道：「我們透過調整碳點的結構和濃度，平衡蛋清水凝膠的結構、孔徑、含水量和降解速率，使CEWH的彈性與皮膚相近並能自然降解，與人體組織融合，充分保護傷口且毋須更換。同時，CEWH可釋放蛋清營養成分，招募修復型（M2型）巨噬細胞，調控組織細胞中IL-6/STAT3、Wnt/β-catenin、Notch等通路，重建免疫環境，不止修復傷口，更實現受損皮膚無痕再生。」
該技術即將進入轉化階段，曲教授團隊計劃優化現時的化學合成碳點，改用荷葉碳提取碳點，為CEWH增添中藥清熱利濕、抗炎止血的功效，並深入拓展使用場景和臨床試驗。
從科研到產業的硬實力
承先啟後，澳大在先進材料領域續以現實問題為導向開展研究，推進各類技術成果從基礎研究向產業應用轉化。至今在多個細分領域實現關鍵突破，形成一批具備國際影響力的科研成果，不僅提升了澳門在國際科研舞台的能見度，也為本地乃至大灣區的高科技產業發展提供了實質推動力。
文：關家熹
圖：編輯部，部分由受訪者提供
英文翻譯：郭麗雅、關詠琪
來源：《澳大新語》第33期
