透光的所在

在感知自身和世界、審美乃至創作，我們時會「通感」：看見顏色，嘴裏生出味道；靜聽細雨，身體重歷某年某月的觸碰。聽暖男教授解釋光如何透入事物，才恍然，原來光有聲音。

那是2013年初，仍在史丹福讀博士的任偉收到中大聘書。他修讀能源工程，研究燃燒，卻感到範疇單一，在着重高科技和產業化的香港未必受青睞。他抽出一年，到萊斯大學跟隨光譜學大師從事博士後研究，「原本為擴展能力，但就是這一年，決定日後許多研究方向，光聲光譜是其一。」博士時代，任偉會用激光吸收光譜技術測量氣體特性，光聲光譜卻是讀博士後才接觸，成為日後研究重心。

「光聲光譜很有意思——光產生聲音，能剖析事物特性。每樣物質都有獨一無二的光譜指紋。」

溫暖善道的工程教授，曾躑躅學術與創業十字路口，以為放棄的，緣分到了自會回來。他指導的博士生許可，是長袖善舞的金牌司儀。深慶得人的兩師徒，去年底成立朗思科技，將實驗室的尖端光譜技術帶到市場，為用戶設計氣體檢測方案。

「氣體檢測是工廠的命脈，只有得悉氣體成分，才可調控生產過程、提高效率、降低成本，防止洩漏和污染。」這位機械與自動化工程學教授解釋。剛才提及的光聲光譜，是公司皇牌技術，靈敏度全球最高，也為眾光譜技術之冠。原理是將氣體放在密封的光聲池，用激光照射，氣體吸光後釋出熱力。間歇調節激光，會產生周期變化的壓力波。用咪高峰放大這些光聲訊號再檢測，我們就能知道氣體成分和濃度。

另一種常用技術是激光吸收光譜，辦法是用激光直接照射氣體，光經氣體吸收會變弱，以光電探測器測量光的變化，便可推算氣體的濃度。「吸收光譜的好處是原位測量：通常我們都要採樣放入儀器，將材質帶到幾公里外測試等，那已不是本來面目。這方法容許我們就地測量和分析，以材料最穩定、最原始的狀態測試。」

教授為發電廠研發的氨氮協同測量系統可為例子。國內工廠大多燃煤，煤會釋出污染空氣且有毒的氮氧化物。要控制排放，方法是加入氨氣，將氮氧化物中和成無毒無害的氮氣。然而氨氣腐蝕性強，加過量會洩漏到大氣之中，加劇霧霾，造成污染；太少則不能中和污染物。故需同時測量氨和氮氧化物，精準控制加氨量。團隊的法子，相當簡單：他們在煙氣管開兩個玻璃小窗，讓激光透進，「排放中就地測量，將訊息即時傳給控制室，讓他們知道需放多少氨氣」。

任偉稱，激光光路愈長，測量愈靈敏，團隊巧用鏡子設計摺疊光路，可反射五百次，感應大氣百萬分之一或更低濃度的氣體成分。機組可實地檢測不同氣體，甚至固體和液體，價格和性能與外國品牌相比毫不遜色。

「錢多錢少沒所謂，知道業界需求最重要。很多問題都是考察過後，我們才意識到。」他誠懇說。

激光檢測，還可幫助抗疫。新冠病毒透過飛沫傳播，飛沫會附在空氣粒子飄颺形成氣溶膠，追蹤氣體走向，特別在有感染者的大廈，可追蹤病毒源頭。在樓宇放出無色、無味、無毒的示蹤氣六氟化硫，再用光聲光譜技術測量各處空氣，如果在排放以外的地方測出此氣，即可推論空氣的流動，得悉載有病毒的氣粒走向。然而，六氟化硫是強烈溫室氣體，比甲烷等強千倍，故團隊正努力將探測敏感度從十億分之一提升至千億分之一，減少需釋放的氣體，保護環境。

「本港研究着重產業化，產業需求可以指導研究。但研究也有前瞻一面，就算現在看不到，五至十年後也可用於業界。」在實驗室，任偉展示與內地和英國合作研發的光纖探測器：將氣體、液體和光灌入空心光纖，可瞬間得悉成分。

「光纖小，可以伸至遠處，成為極靈巧的分布式感應器。」充滿朝氣的光學專家和企業首席科學家，學院內外奮發不息。以光敲醒萬物靈魂後，他會帶來甚麼新猷？

文／amyli@cuhkcontents
攝影／Keith Hiro（首幅）、amytam@cuhkimages、ponyleung@cuhkimages

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