为更有弹性的地球奠定基础

东北大学(Tohoku University)是一所拥有115年开拓性成就历史的大学，它正在通过大力投资于世界一流的设施，在这一创新记录的基础上再创辉煌。它计划在2023年主办日本的下一代同步辐射设施，并正在建立一个科学园区，在那里可以进行开发中的测试和实验，以及行业合作伙伴共同创造生产级材料。通过这些设施，大学将引入新兴技术来解决社会问题，增强韧性。

该大学位于仙台市，拥有约1.8万名学生，分布在10个学院、15个研究生院和6个研究所。它是2017年日本政府选定的三所首届指定国立大学之一，并在过去两年的《泰晤士高等教育》日本顶尖大学排行榜上排名第一。

作为多管齐下应对COVID-19大流行的一部分，该大学启动了其国际网络，以解决迅速出现的全球问题，如紧张的供应链、高能源成本和快速疾病检测的需求。这种着眼于未来恢复力的恢复努力是该大学于2021年7月推出的新绿色目标倡议的基石。该项目是根据联合国可持续发展目标开发的，旨在利用绿色技术创建包容和可持续的社会，更好地应对自然灾害。

给电子产品带来了新的变化

东北大学研究人员正在探索的一个领域是新兴的自旋电子学领域。人工智能和无线网络技术的显著进步必将影响从可穿戴健康传感器到先进地震探测等领域，但这些技术依赖于传统计算机及其对电力的巨大需求。

日本东北大学(Tohoku university)的研究人员利用该校现任校长大野秀夫(Hideo Ohno)在上世纪90年代提出的概念，一直在研究利用电子自旋代替电荷进行高速计算的自旋电子系统。由于磁性系统可以在没有电力的情况下存储电子自旋信息，这项技术有望实现大量的能源节约。

“传统的半导体存储设备即使不使用也需要电力来存储信息，”东北大学电气通信研究所教授Shunsuke Fukami说。“但有了自旋电子学，我们可以完全关闭电源，同时仍然保留数据。”

深井专门制造磁薄膜和设备，特别适合于满足自旋电子学的要求。一个例子是他在开发被称为概率比特(p比特)的技术中所扮演的角色，这种技术利用电子自旋的随机热运动来模拟量子计算机的操作。通过优化设备的纳米级结构，他的团队将p位运算速度提高了100倍，从而可以以最小的能量需求解决复杂的优化问题。

Fukami的其他成就包括创建磁性数据存储设备，使用类似于微型条形磁铁的形状将其缩小到创纪录的小尺寸，以及基于自旋电子学的人工智能应用程序。“人类的大脑可以用有限的能力进行复杂的计算，比如面部识别，”深见说。“这激发了我去研究自旋电子学在计算机新时代的潜力。”

揭示一个关键的癌症驱动机制

东北大学在生命科学方面也很出色。通过对生物化学和小鼠遗传学的详细研究，东北大学发展、衰老和癌症研究所副所长本桥Hozumi Motohashi阐明了一种被称为NRF2的蛋白质在细胞过程中的惊人作用。

NRF2是一种与DNA序列结合以控制基因表达的转录因子，通常可以保护细胞免受氧化应激的影响。但在癌细胞中，它可以通过驱动代谢重编程来促进肿瘤的发生。在寻找帮助癌症利用NRF2的机制时，元桥发现了基于被称为超硫化物的含硫小分子的独特信号通路。

“超硫化物在线粒体能量代谢中起着关键作用，”元桥解释道。“当超硫化物产生缺陷时，线粒体中的活性氧会显著增加。超硫化物作为电子传递链的一部分具有生理作用，这在以前没有被认识到。”

Motohashi与医学研究生院的Takaaki Akaike合作，首创了使用非侵入性程序研究超硫化物的努力，该程序收集了人类和小鼠呼出的冷凝物。

Motohashi最近受到日本政府的委托，将这项研究扩展到一个紧急目标——快速检测COVID-19病毒。Motohashi说:“从SARS-CoV2病毒蛋白质中提取的肽，以及与病毒感染相关的其他代谢物，可以在呼出的冷凝物中检测到。”“与传统的测试不同，这种测试不需要患者和医务人员之间的直接互动。”

由于这所大学强大的多样性和包容性文化，许多研究人员都在蓬勃发展，元桥是其中之一。自1913年东北大学成为日本第一所接受女性学生的大学以来，东北大学通过促进性别平等继续取得卓越的研究成果。东北大学为女性研究人员提供包括财政援助在内的各种形式的支持，以培养对地球未来产生影响所需的专业知识。