一次偶然的幸運：一位名不見經傳的英國藥劑師如何意外發明了現代火柴

1826年，人類因一次幸運——或許是笨拙的舉動——而受益，這次幸運將永遠改變我們製造光和熱的方式。

英國實驗性藥劑師約翰·沃克（John Walker）當時正在混合化學物質，試圖製造炸藥。一根塗有混合物的木棍不小心碰到壁爐前的石頭，隨即自燃。

沃克於1781年出生於達勒姆（Durham）的港口小鎮提斯河畔斯托克頓（Stockton-on-Tees），正值工業革命時期。工業革命的驅動力——詹姆斯·瓦特（James Watt）的蒸汽機——於1776年首次投入商業應用。第一條使用蒸汽機車的公共鐵路於1825年通車至提斯河畔斯托克頓。

四年後，喬治·史蒂芬森（George Stephenson）的「火箭號」蒸汽機車證明，蒸汽機車可以以每小時50公里的速度牽引客運列車。很快，原本騎馬需要12天才能完成的旅程，現在只要8小時就能完成。

然而，為了點燃產生這股動力的火焰，人們仍然在使用燧石和鋼片，或費力地維持餘燼的持續燃燒。直到沃克的意外發明徹底改變了火的生產、應用與攜帶方式。

沃克原本是受過專業訓練的外科醫生，但他厭惡18世紀手術室裡血腥的景象，於是轉而成為一名「藥劑師」。根據《希望與絕望的故事：英格蘭北部火柴公司西哈特爾浦分公司，1932–1954》一書的作者艾倫．米德爾頓（Alan Middleton）所述，到了1826年，他已將大部分時間用於調製藥品——不僅是人類的藥物，還包括馬、牛甚至雞的用藥。

但至關重要的是，沃克同時也持續進行化學實驗。

「沃克是個聰明且非常善良的人，有人說他或許有些特立獨行，」米德爾頓說。

日本名古屋科學與藝術交流團

 

中大開發「分子外衣」提升鋰金屬電池穩定性 為電動車產業帶來關鍵技術突破

 香港中文大學（中大）研究團隊最近研發了一項全新的界面工程策略，透過在電池正極活性材料表面設計和組裝特殊的分子層，成功調控電極—電解質界面的化學環境。研究結果顯示，這一方法能夠顯著提升高電壓鋰金屬電池的穩定性和循環壽命。這項技術為未來開發更高能量、更穩定的鋰金屬電池提供新思路，有助提升電動車和儲能設備的安全性與續航表現。研究成果已刊登於頂尖期刊《自然─納米技術》(Nature Nanotechnology)。

高電壓電池的隱形殺手：看不見的界面

鋰金屬電池因其超高能量密度，被視為下一代電動車和儲能系統的希望。相比現有的鋰離子電池，鋰金屬電池能提供更長的續航里程及更輕的電池重量。然而，當電池在高電壓下運行時，一個隱藏的問題浮現：電池能否穩定可靠地運行，往往取決於電極和電解液之間那片看不見的薄區域所發生的情況。在這個界面上，電解液分子會被氧化分解，產生的副產品不斷堆積，導致電池性能迅速衰減，甚至失效。這個問題之所以難以解決，是因為單靠改進電極材料或單靠調整電解液，都無法奏效。

智能「分子外衣」改變遊戲規則

中大工程學院機械與自動化工程學系教授盧怡君教授領導的研究團隊，提出了一個嶄新的思路：與其被動地承受界面反應，不如主動改變這個界面的化學環境。他們在電池正極活性材料表面組裝了一層超薄但功能明確的分子膜。這層「分子外衣」能夠改變電解液分子靠近它時的行為方式，透過改變膜上分子的「脾氣」，有些分子「熱情」地吸引電解液靠近，有些分子則「冷淡」地將電解液推開。科學家就像調節温度一樣微調界面的化學環境，在這種吸引與排斥之間找到一個最佳平衡——既能形成保護層、阻擋有害反應，又不會過度阻止電池界面的正常運作。

在實驗中，經過分子膜修飾的正極在高電壓和高溫（60°C）的苛刻條件下，循環200次後仍然保持80%的初始容量，而未經修飾的電極性能衰減明顯更快。更重要的是，這種改進不是透過增加電極或電解液的複雜性實現，而是在界面上做一個精準的、可控的化學修飾，這意味著這種方法有望整合進現有的電池製造工藝中，而不需要對整個系統進行徹底改造。

盧教授表示：「這項研究在分子層面上揭示了電極和電解質界面的作用機制。我們不僅提供了一個新的科學見解，更展示了一條設計界面的新路徑。雖然目前的驗證還在電池實驗室的小尺度階段，但原理上這種方法可應用於更大規模的電池中。我們希望這項工作能為開發下一代高能量密度、高穩定性的鋰金屬電池提供指引，最終讓這類電池早日投入實際應用，推動電動車與儲能產業邁向全新發展階段。」

關於盧怡君教授

盧教授於2012年獲美國麻省理工學院材料科學與工程博士學位，並於2019年獲國家自然科學基金「優秀青年科學基金」首批資助，及「2025青年科學基金(A類)」資助。她的目標是開發穩定、低成本及可擴展的可充電能源儲存系統。

盧教授為英國皇家化學學會院士，並擔任RSC出版的《Journal of Materials Chemistry A》副主編。她亦是香港青年科學院創院成員，並獲多項中大及國際研究與教學獎項，包括美國電化學會M. Stanley Whittingham Mid-Career Award，國際電化學學會Tajima獎、騰訊基金會科學探索獎、 Falling Walls（工程與技術領域）2021年度的十大科學突破、中大研究卓越獎及校長模範教學獎等。

小六資訊日化學實驗室參觀

 

2026 趣味科學比賽 格格可數

 

Nobel Prize in Chemistry 2025

Their molecular architecture contains rooms for chemistry

The Nobel Prize laureates in chemistry 2025 have created molecular constructions with large spaces through which gases and other chemicals can flow. These constructions, metal–organic frameworks, can be used to harvest water from desert air, capture carbon dioxide, store toxic gases or catalyse chemical reactions.

Through the development of metal–organic frameworks, the laureates have provided chemists with new opportunities for solving some of the challenges we face.

2025未來科學大獎系列活動

未來科學大獎載譽歸來，由香港科學院及香港未來科學大獎基金會主辦的2025未來科學大獎系列活動，已於8 月起在香港隆重展開。專為青少年而設的「Hello Scientists

你好科學家」首場講座已於9月27日圓滿舉行，第二場講座將於10月14日舉行，活動獲教育局、香港津貼中學議會、香港直接資助學校議會、政府中學校長協會、香港科學館及香港太空館鼎力支持。第二場講座將由未來科學大獎獲獎者楊學明教授主講，分享他的成長故事、求學歷程及科研經驗，並設有問答環節，讓同學們與科學家深入交流，啟發對科學的熱誠與思考。

此外，2025 未來科學大獎周將於10月22日至26日在香港舉行。特別為青少年而設的「2025 未來科學大獎獲獎者與青少年對話」活動，將於10月26日上午在香港太空館舉行。屆時，本年度未來科學大獎得主將親臨現場，與同學們分享成長、求學及科研故事，並透過互動問答，激發同學們的科學思維與探索精神。

同日（10月26日）下午，「2025未來科學大獎頒獎典禮與音樂會」將於香港文化中心大劇院隆重舉行。國際知名科學家、社會賢達及學生將齊聚一堂，共同見證新一屆未來科學大獎得主榮獲殊榮。頒獎典禮將結合音樂會形式，邀請著名男高音莫華倫及國際知名小提琴家呂思清領銜演出，讓科學與藝術完美融合，為觀眾帶來一難忘的科學盛會。