Maapallo on monimutkainen ekosysteemi, ja paikkamme siinä riippuu monista eri tekijöistä. Maaperän terveydestä ilmanlaatuun ja kasvien ja mikro-organismien käyttäytymiseen, luonnollisen maailmamme ja sen muiden asukkaiden ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää omalle selviytymisellemme. Ilmaston muuttuessa ympäristön ja sen monimuotoisten elämänmuotojen tutkiminen tulee entistä tärkeämmäksi.
Lokakuussa 2023 Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) Argonnen kansallisen laboratorion tiedeosaston käyttäjälaitos Advanced Photon Source (APS) käynnistää virallisesti uuden ohjelman, jonka tavoitteena on laajentaa biologisen ja ympäristöllisen tutkimuksen ja analysoinnin valmiuksia maailman johtavissa laboratorioissa. Röntgenkenttä. eBERlight-niminen yritys sai äskettäin hyväksynnän Yhdysvaltain energiaministeriön biologisen ja ympäristötutkimuksen (BER) ohjelmalta. Tavoitteena on yhdistää BER-tehtävällä kokeita suorittavat tutkijat APS:n maailman johtaviin röntgentieteellisiin resursseihin. Laajentamalla pääsyä APS:n monipuolisiin ominaisuuksiin eBERlight-ajattelijat toivovat löytävänsä uusia tieteellisiä menetelmiä ja houkuttelevansa uusia tieteidenvälisiä tutkijaryhmiä tutkimaan uusia näkökulmia maailmaan, jossa elämme.
”Tämä on tilaisuus luoda jotain uutta, mitä APS:ssä ei ole aiemmin ollut”, sanoi Argonnen kansallislaboratorion proteiinikristallologi Caroline Michalska, joka johtaa eBERlight-tutkimusta. â�<“我们正在扩大准入范围，以适应更多的生物和环境研究，并且由于该计划是如此新，因此将使用该设施的科学家正在帮助我们开发它。” â�<“我们正在扩大准入范围，以适应更多的生物和环境研究，并且由于该计划是如此新，因”"Laajennamme laitteiston käyttömahdollisuuksia, jotta voimme tehdä enemmän biologista ja ympäristöön liittyvää tutkimusta, ja koska ohjelma on niin uusi, laitteistoa käyttävät tiedemiehet auttavat meitä kehittämään sitä."
Perustamisestaan 1990-luvulla lähtien APS on ollut johtava toimija biologisen tutkimuksen "makromolekyylikristallografian" alalla. Tutkijat käyttävät tätä teknologiaa oppiakseen lisää tartuntataudeista ja viruksista luodakseen pohjan rokotteille ja hoidoille. APS pyrkii nyt laajentamaan menestystään muille elämän ja ympäristötieteen aloille.
Yksi tämän laajennuksen ongelma on, että monet biologian ja ympäristön tutkijat eivät ole tietoisia APS:n kyvyistä auttaa heitä edistämään tutkimustaan, eivätkä he ole perehtyneet prosessiin, jolla tuotetaan kohteen kirkkaita röntgensäteitä. Samoin monet tiedemiehet eivät tiedä, mikä APS:n monista kokeellisista asemista, joita kutsutaan sädelinjoiksi, on paras valinta heidän kokeisiinsa, koska jokainen asema on optimoitu tietylle tieteelle ja teknologialle.
Michalskan mukaan eBERlight astuu tässä kohtaa kuvaan. Hän kuvaili sitä virtuaaliseksi ekosysteemiksi, jonka tarkoituksena on yhdistää tiedemiehet oikeisiin teknologioihin oikealla APS-polulla. Tutkijat esittelevät ehdotuksia eBERlightin henkilökunnalle, joka auttaa yhdenmukaistamaan kokeellisen suunnittelun oikean kanavan kanssa ehdotetun tutkimuksen suorittamiseksi. Hän sanoi, että APS:n monipuoliset ominaisuudet tarkoittavat, että eBERlightilla voisi olla vaikutusta useilla biologian ja ympäristötieteen aloilla.
"Seuraamme, mitä BER-tutkijat tutkivat ja miten voimme täydentää tätä tutkimusta", hän sanoi. â�<“其中一些研究人员从未使用过APS 等同步加速器. â�<“其中一些研究人员从未使用过APS 等同步加速器."Jotkut näistä tutkijoista eivät ole koskaan käyttäneet APS:n kaltaista synkrotronia."He oppivat, mitä työkaluja on käytettävissä ja mihin tieteellisiin kysymyksiin APS:ssä voidaan vastata, joita ei voida tehdä muualla.”
”Tämä on tilaisuus rakentaa jotain uutta, mitä APS:ssä ei ole aiemmin ollut. Laajennamme biologisen ja ympäristötutkimuksen laajuutta, ja koska kyseessä on uusi tutkimus, laitosta käyttävät tiedemiehet auttavat meitä kehittämään projektia.” – Caroline Michalska, Argonnen kansallinen laboratorio
Mitä tulee eBERlightin edistämään erityiseen tieteeseen, Michalska sanoi, että se kattaa kaiken maaperätutkimuksesta kasvien kasvattamiseen, pilvien muodostumiseen ja biopolttoaineisiin. APS:n röntgentutkimusosaston varajohtaja Stefan Vogt lisäsi luetteloon veden kierron ja totesi, että tämä tieto on ratkaisevan tärkeää muuttuvien ilmasto-olosuhteiden ymmärtämiseksi paremmin.
"Tutkimme ilmastotieteeseen liittyviä kysymyksiä, ja meidän on jatkettava niiden tutkimista", Vogt sanoi. â�<“我们需要了解如何应对气候变化对环境的深远影响。” â�<“我们需要了解如何应对气候变化对环境的深远影响。”"Meidän on ymmärrettävä, miten torjua ilmastonmuutoksen syvällisiä ekologisia seurauksia."
Vaikka eBERlight lanseerattiin virallisesti lokakuussa, APS pitää vuoden tauon osana kattavaa laitospäivitystä. Tänä aikana tiimi työskentelee biologisen ja ympäristönäytteenottojärjestelmän tutkimiseksi ja kehittämiseksi, tietokantojen kehittämiseksi ja ohjelmaan liittyvän tiedotuksen parissa.
Kun APS otetaan uudelleen käyttöön vuonna 2024, sen ominaisuudet laajenevat merkittävästi. eBERlight-tiimi tekee pitkäaikaisia sopimuksia 13 APS-kanavan kanssa, jotka edustavat laajaa teknologiakirjoa. eBERlightin kautta työskentelevillä tutkijoilla on myös pääsy Argonnen resursseihin, kuten Argonnen laskentakeskukseen, jossa sijaitsevat Yhdysvaltain energiaministeriön tiedetoimiston supertietokoneet ja laboratorioiden supertietokoneet, sekä Center for Advanced Protein Characterizationiin, jossa proteiineja kiteytetään ja valmistellaan analyysiä varten.
Ohjelman kehittyessä se hyödyntää yhteyksiä muihin DOE:n tiedetoimiston käyttäjätiloihin, kuten Pacific Northwest National Laboratoryn ympäristömolekyylitieteiden laboratorioon ja Lawrence Berkeleyn kansallislaboratorion Joint Genome Instituteen.
”Lapsen kasvattamiseen tarvitaan kokonainen kylä, mutta tieteellisen ongelman ratkaisemiseen tarvitaan vielä suurempi kylä”, sanoi argonnilainen fyysikko Zou Finfrock, eBERlight-tiimin jäsen. â�<“我喜欢eBERlight的多面性，因为它致力于建立一个综合平台，促进跨生物、地球和玧境的 â�<“我喜欢eBERlight的多面性，因为它致力于建立一个综合平台，促进跨生物、地球和玧境的”Rakastan eBERlightin monipuolisuutta, sillä se pyrkii luomaan integroidun alustan, joka edistää biologisten, maanpäällisten ja ekologisten järjestelmien tieteellistä tutkimusta.”Se kuulostaa yksinkertaiselta, mutta sen mittakaava ja potentiaalinen vaikutus on valtava.”
Ken Kemnerin, Argonnen kansallislaboratorion vanhemman fyysikon ja ryhmänjohtajan, mukaan eBERlight-idea on kytenyt vuosia. Kemner työskenteli APS:ssä laboratorion 27 vuotta, joista suurimman osan hän käytti ympäristötutkijoiden yhdistämiseen laitoksen resursseihin. Nyt eBERlight jatkaa tätä työtä laajemmassa mittakaavassa, hän sanoi. Hän odottaa innolla, mitä uusia läpimurtoja kasvihuonekaasujen, kosteikkojen ekosysteemien sekä kasvien ja mikro-organismien vuorovaikutuksen maaperän ja sedimentin kanssa tutkimuksella saadaan aikaan.
Kemnerin mukaan eBERlightin menestyksen avain on synkrotronitutkijoiden sekä biologisten ja ympäristötutkijoiden kouluttaminen.
"Radiologeja on koulutettava ymmärtämään paremmin ympäristötieteen ongelmia ja mukauttamaan teknologiaa ympäristötutkimusongelmien ratkaisemiseksi paremmin", hän sanoi. â�<“您还必须教育环境科学家了解光源设施对于解决这些问题有多么凂艁 â�<“您还必须教育环境科学家了解光源设施对于解决这些问题有多么凂艁"Sinun on myös koulutettava ympäristötieteilijöitä siitä, miten hyvin valonlähteet ratkaisevat näitä ongelmia."Tämä tehdään, jotta heidän houkuttelemisensa esteet vähenisivät.”
Fotonitieteen laboratorion varajohtaja ja APS:n johtaja Laurent Chapon sanoi, että uusi suunnitelma tarkoittaa APS:n ja sen ominaisuuksien saatavuuden demokratisointia.
"Tämä suunnitelma lähettää tärkeän viestin siitä, että APS on kriittinen resurssi kansakunnalle, joka kykenee kehittämään ohjelmia, jotka auttavat ratkaisemaan kiireellisiä ongelmia, tässä tapauksessa ympäristö- ja biologisia ongelmia", Chapon sanoi. â�<“eBERlight将为寻求解决具有现实世界影响的自然科学的科学家揖供端到端观” â�<“eBERlight将为寻求解决具有现实世界影响的自然科学的科学家揖供端到端观””eBERlight tarjoaa kattavan ratkaisun tutkijoille, jotka pyrkivät ratkaisemaan käytännön kannalta merkityksellisiä biotieteiden ongelmia.”
"Toivon, että riippumatta siitä, mitä suuria haasteita tiedemiehet kohtaavat, APS voi auttaa heitä", hän sanoi. â�<“这些挑战影响着我们每个人。” â�<“这些挑战影响着我们每个人。”"Nämä ongelmat koskettavat meitä kaikkia."
Argonne Leadership Computing Facility tarjoaa tiede- ja insinööriyhteisölle supertietokonevalmiuksia perustutkimusten ja -ymmärryksen edistämiseksi monilla eri tieteenaloilla. Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) Advanced Scientific Computing Research (ASCR) -ohjelman tukema ALCF on yksi kahdesta johtavasta DOE:n avoimeen tieteeseen omistautuneesta laskentakeskuksesta.
Yhdysvaltain energiaministeriön tiedetoimiston Advanced Photon Source (APS) Argonnen kansallislaboratoriossa on yksi maailman tuottavimmista röntgenlähteistä. APS tarjoaa kirkkaita röntgensäteitä monipuoliselle tutkijaryhmälle materiaalitieteen, kemian, tiiviin aineen fysiikan, bio- ja ympäristötieteiden sekä soveltavan tutkimuksen aloilla. Nämä röntgensäteet sopivat ihanteellisesti materiaalien ja biologisten rakenteiden, alkuaineiden jakautumisen, kemiallisten, magneettisten ja elektronisten tilojen sekä useiden teknologisesti tärkeiden teknisten järjestelmien, kuten akkujen ja ruiskutussuuttimien, tutkimiseen. Nämä järjestelmät ovat olennaisia kansakuntamme taloudelliselle, teknologiselle ja taloudelliselle kehitykselle. Ne ovat myös aineellisen hyvinvoinnin perusta. Joka vuosi yli 5 000 tutkijaa käyttää APS:ää yli 2 000 julkaisun tuottamiseen, joissa kuvataan tärkeitä löytöjä ja ratkaistaan tärkeämpiä biologisia proteiinirakenteita kuin kenelläkään muulla röntgentutkimuslaitosten käyttäjällä. APS:n tutkijoiden ja insinöörien innovatiiviset teknologiat ovat kiihdyttimien ja valonlähteiden kehityksen perusta. Näitä ovat syöttölaitteet, jotka tuottavat tutkijoiden arvostamia erittäin kirkkaita röntgensäteitä, linssit, jotka tarkentavat röntgensäteitä muutamaan nanometriin, instrumentit, jotka maksimoivat röntgensäteiden vuorovaikutuksen tutkittavan näytteen kanssa, sekä laitteet, jotka keräävät ja kokoavat röntgenohjelmistoja. Hallitse suuria tietomääriä APS-tutkimuksista.
Tässä tutkimuksessa käytettiin resursseja Advanced Photon Sourcesta, Yhdysvaltain energiaministeriön tiedetoimiston käyttäjälaitoksesta, jota hallinnoi Yhdysvaltain energiaministeriön tiedetoimiston Argonne National Laboratory sopimuksen nro DE-AC02-06CH11357 nojalla.
Argonnen kansallinen laboratorio on sitoutunut ratkaisemaan polttavia kansallisia tiede- ja teknologiaongelmia. Argonnen kansallinen laboratorio, Yhdysvaltojen ensimmäinen kansallinen laboratorio, tekee huippuluokan perus- ja soveltavaa tieteellistä tutkimusta käytännössä kaikilla tieteenaloilla. Argonnen kansallisen laboratorion tutkijat työskentelevät tiiviisti satojen yritysten, yliopistojen sekä liittovaltion, osavaltion ja kunnan virastojen tutkijoiden kanssa auttaakseen heitä ratkaisemaan erityisiä ongelmia, edistämään Yhdysvaltojen tieteellistä johtajuutta ja rakentamaan parempaa tulevaisuutta kansakunnalle. Argonnessa on työntekijöitä yli 60 kansallisuudesta, ja sitä hallinnoi Chicagossa sijaitseva Argonne LLC, joka on osa Yhdysvaltain energiaministeriön tiedeosastoa.
Yhdysvaltain energiaministeriön tiedeosasto on Yhdysvaltojen suurin fysikaalisten tieteiden tutkimuksen rahoittaja ja pyrkii ratkaisemaan aikamme polttavimmat haasteet. Lisätietoja on osoitteessa https://energygy.gov/science.
Julkaisun aika: 06.11.2023