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SKLMW

Theme-based Research Scheme 2016/17 (Sixth Round) Award

項目名稱:用於太赫茲光譜和成像的小型化系統設計

摘要

按世界衛生組織的估計,全球每年因誤食污染食物而致病的人口高達 6 億,當中約42萬人死亡。在大中華地區,數年前在中國大陸發生的毒奶粉事件和近期臺灣的地溝油事件之後,食品安全成為全民關注的焦點。在藥品安全領域中亦存在著相關的問題,如2015年震驚全臺灣的藥品添加工業原料碳酸鎂的事件。當前,食品、藥品以及保健品的安全問題已為醫療保健系統帶來沉重的壓力,亦在社會經濟及民生健康的發展上造成了一定程度的阻礙。

太赫茲是一種電磁波,其頻率界乎於微波和紅外線之間,用途非常廣泛。例如,太赫茲波的水分子高敏感度能有效地區分身體内的正常組織和癌變組織。另外,因植物油脂和動物油脂對太赫茲輻射的折射係數和吸收速率均隨頻率和溫度的增加呈現不同的變化,太赫茲波還可精確地區分油脂種類。太赫茲技術在日常生活中的應用層面廣泛,如檢測奶粉中的三聚氰胺、食物中的抗生素、蔬菜中的農藥殘留、以及食品或藥物中的外來物質等。

鑒於太赫茲技術廣闊的應用前景,國內外的研究機構已開展太赫茲技術的研發工作。但在缺乏高經濟效益的太赫茲信號源以及造價昂貴的測試設備的情況下,太赫茲的研究和應用有著很高的入門門檻。因此,假若能够成功研發小型化、低成本的太赫茲成像與波譜系統,不但可大力地推動太赫茲技術的研究和應用,更可解決一些迫在眉睫的社會問題。本專案旨在研發小型的太赫茲系統,具體包括小型、高效的太赫茲源和檢測器,太赫茲高速波束掃描器件和相關的信號處理以及圖像顯示技術。與此同時,專案團隊將利用實驗室已建設的太赫茲設備以開展生物醫學成像、化學光譜學和圖像顯示技術的研究工作。專案團隊由多個跨學科的國內外知名專家、教授和學者組成。我們深信,透過團隊的共同努力,研發太赫茲系統及技術不僅可促進高解析度生物醫學成像,檢測高附加值材料以及食品安全等領域的發展,還可為香港、大中華區,乃致全世界的經濟發展做出貢獻。

專案預期成果包括:

  • 小型化的太赫茲成像與光譜學系統
  • 化學與生物化合物的太赫茲波譜資料庫
  • 與太赫茲系統相關的基礎技術研究成果,並發表在國際知名期刊上

要點

  1. 太赫茲是微波和紅外線之間的電磁頻譜
  2. 太赫茲是一種非電離輻射波, 相對於電離輻射波,如X光,其作用於人體較為安全
  3. 太赫茲光譜學可檢測食品及藥物中的污染物
  4. 利用太赫茲輻射波對水分子高敏感度特性,可有效地檢測癌細胞
  5. 目前太赫茲設備體積大及價格昂貴
  6. 團隊匯聚了電子工程學、材料科學、生物及化學等領域的專家、教授和學者,互相協作,進行創新的太赫茲研究
  7. 目標是設計出低成本、高效能及小型化的太赫茲光譜和成像系統