港大學者受三葉草啓迪 研發可形變三維摺紙微流控

香港大學的工程專家從三葉草的傾性運動蒙受啓迪，研發出一種摺紙微流控裝置，可對外界環境變化作出反應，例如溫度、光線的強度和濕度。該研究團隊由港大機械工程系教授岑浩璋指導，並由博士潘益率領，將刺激響應材料嵌入至薄的彈性體微流控裝置，以實現該裝置對溫度、濕度和光線的反應。透過可折疊式幾何形狀的設計，該裝置會遵循預設的摺紙折疊。該項創新型工程設計已於《科學進展》發表，更被重點推介為封面文章。

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研究團隊將此項可變形的微流控裝置命名為 TransfOrigami microfluidics（TOM），來強調它的形狀變化和摺紙結構之間的密切聯繫。這項重大突破對於未來實現微流控裝置可因應環境而作出變化具有深遠意義。微流控學是一門跨學科的新興領域，研究可操縱和處理微量液體的系統。如今其重要性與日俱增，尤其是精準醫療相關領域，皆因微流控裝置從藥物遞輸到組織工程的生物醫學應用層面均潛力無限。多年來微流控裝置的微通道結構只局限於二維平面，此項三維微流控結構TOM開元拓新，可根據環境刺激而如三葉草般折疊，實屬史無前例。

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潘益表示，TOM可用作一種具有環境適應能力的光微反應器。它能感知環境刺激，並通過形態變換，將環境刺激正向回饋予正在經受光合作用的微觀流體中。當外部環境適宜光合作用時，比如在晴朗的日子，該裝置就會展開，促進光合作用。當外部環境不利於光合作用時，如下雨的時候，該裝置就會折疊以減緩光合作用。

箇中原理有望進一步廣泛應用，例如用於動態人工血管網絡和形狀自適應軟性電子設備等。岑浩璋指，活機體通常是動態，且具有一定的移動節律。當開發的器官晶片具備對環境作出反應的功能時，將更接近真實的活機體，或有助促進微流控裝置（器官晶片）模擬器官的功能成效。

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動態人工血管網絡預計將成為TOM和器官晶片的潛在結合體，而形狀自適應軟性電子設備則有望成為TOM和軟性電子設備的互融體。在穿戴式軟性電子設備中，設備形狀與人體表面形狀的契合度會影響訊號感應效率，如軟性電子設備遇刺激會變形，或有助設備循著人體表面形狀而靈活形變，從而提升軟性電子設備使用效率。沿用傳統製造材料的合成微流控系統，能夠呈現像植物般因環境而變化的能力屬極其罕見。若微流控系統具有因遇刺激而變形的能力，將為更精密準確、功能靈活、甚至智慧型流控系統鋪平前路。因此，研究團隊將三葉草傾性運動實踐於微流控裝置。

岑浩璋指，植物進化其環境應變能力以求存。這讓其脈管系統，即植物運輸水份和養料的網絡，儘管身在瞬息萬變的環境，仍能健康運作。這種脈管系統啓迪科學家研發兼具嵌入式流道的人造系統，比如仿生的微流控裝置。他相信這是一個典型而且具啓發性的例子，說明人類可遵循大自然的靈感來推進工業設計。團隊致力於揭曉更多關於軟物質、微流體及其他領域的奧秘。這項研究志於實踐自適應光合作用，為植物啓發式形變摺紙微流控用途開拓先河。

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《科學》期刊最新研究指，青少年時期迅速竄紅的神童型菁英，成年後往往未能登上頂峰；相較之下，多數最終達到頂尖的人，童年時跨足多領域、初期成績不亮眼，但逐漸積累，超越同儕。

研究涵蓋全球超過3萬4千名成年高成就者

這項研究團隊整合了19組現有數據，涵蓋全球超過3萬4千名成年高成就者，並納入66項針對青少年神童和略低於頂尖群體者的研究，資料包括諾貝爾獎得主等化學和物理領域的資料。研究結論指出，在最高成就層級的比較中，那些「後來能達到最高水準」的人，往往「年少時表現不那麼突出」。

研究描述兩種常見的路徑

研究還描述了兩種常見的路徑：青少年菁英更傾向於採取「早期專注單一領域、快速進步」的模式，例如鋼琴家只專注於彈奏鋼琴，游泳選手不涉足其他泳道。

然而，那些成年後達到巔峰成就的人更傾向於在童年時期先廣泛涉獵多個領域，之後逐步專注於最終的專業領域，進步曲線更為「慢熱」。這種差異在研究涵蓋的多個領域中都得到了證實，包括運動、音樂、科學和西洋棋。

研究作者之一、德國運動科學家居利希（Arne Güllich）表示，不同領域之間存在著很大的差異，技能練習的開始時間不同，達到巔峰的年齡也不同。但最終成為「世界頂級」的人，其成長路線實際上非常相似：在童年時期不一定僅專注於一條路，常常會先進行多方面嘗試，然後逐漸專注、穩步前進。

真正登上最高峰的人更常符合大器晚成模式

研究還發現，與那些幾乎達到頂峰的人相比，真正登上最高峰的人，如諾貝爾獎得主，更常符合這種「多元起步、漸進爬升」的大器晚成模式。

研究指出多數最終達到頂尖的人，童年時跨足多領域、初期成績不亮眼，但逐漸積累，超越同儕。資料圖

然而，學者提醒，這項研究的證據主要來自兩種不同方法：一種是長期追蹤青少年時期成就突出的孩子，另一種是先選取已經成功的成人，再回顧他們的童年經歷；由於合併分析了這兩類資料，並且並非通過隨機分組來比較專注一項或多元嘗試的效果，因此較難確定因果關係。

長期研究神童的哈佛大學學者溫納（Ellen Winner）指出，如果能夠單獨呈現這兩類研究的結果，將更清楚地回答兩個重要問題：神童是否多數長大後未必達到頂峰，以及成年達到頂峰的人是否多半在童年時期已經被視為特別突出。