A Föld egy összetett ökoszisztéma, és a benne elfoglalt helyünk számos különböző tényezőtől függ. A talaj egészségétől a levegőminőségen át a növények és mikroorganizmusok viselkedéséig a természeti világunk és más lakóinak megértése kritikus fontosságú a túlélésünk szempontjából. Ahogy az éghajlat folyamatosan változik, a környezet és annak változatos életformáinak tanulmányozása csak egyre fontosabbá válik.
2023 októberében az Advanced Photon Source (APS), az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának (DOE) Argonne Nemzeti Laboratóriumának Tudományos Hivatalán belüli felhasználói létesítmény hivatalosan is elindít egy új programot, amelynek célja a világ vezető laboratóriumainak biológiai és környezeti kutatási és elemzési képességeinek bővítése. Röntgenterület. Az eBERlight nevű vállalat nemrégiben jóváhagyást kapott az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Biológiai és Környezeti Kutatási (BER) programjától. A cél az, hogy a BER küldetésben kísérleteket végző kutatókat összekapcsolják az APS világelső röntgentudományi erőforrásaival. Az APS sokszínű képességeihez való hozzáférés bővítésével az eBERlight gondolkodói új tudományos módszerek felfedezését és új interdiszciplináris kutatói csapatok vonzását remélik, hogy új perspektívákat fedezzenek fel a világról, amelyben élünk.
„Ez egy lehetőség arra, hogy valami újat hozzunk létre, ami korábban nem létezett az APS-ben” – mondta Caroline Michalska, az Argonne Nemzeti Laboratórium fehérjekristályszakértője, aki az eBERlight-on végzett munkát vezeti. 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”„Bővítjük a hozzáférést, hogy több biológiai és környezeti kutatást tegyünk lehetővé, és mivel a program ilyen új, a létesítményt használni kívánó tudósok segítenek nekünk a fejlesztésében.”
Az 1990-es években történt megalapítása óta az APS vezető szerepet tölt be a biológiai kutatásokban alkalmazott „makromolekuláris kristálytani” eljárások terén. A tudósok ezt a technológiát használják a fertőző betegségek és vírusok megismerésére, hogy megalapozzák a vakcinák és kezelések kifejlesztését. Az APS most arra törekszik, hogy sikereit az élet és a környezettudomány más területeire is kiterjessze.
Ennek a bővítésnek az egyik problémája, hogy sok biológiai és környezettudós nincs tisztában az APS azon képességeivel, amelyek segíthetnék őket a kutatásaik előmozdításában, és nem ismerik egy tárgy fényes röntgensugarainak előállításának folyamatát. Hasonlóképpen sok tudós nem tudja, hogy az APS számos kísérleti állomása, az úgynevezett nyalábvonalak közül melyik a legjobb választás a kísérleteikhez, mivel minden állomás egy adott tudományra és technológiára van optimalizálva.
Michalska szerint itt jön képbe az eBERlight. Úgy jellemezte, mint egy virtuális ökoszisztémát, amelynek célja, hogy a tudósokat a megfelelő technológiákkal kösse össze a helyes APS úton. A kutatók javaslatokat fognak benyújtani az eBERlight munkatársainak, akik segítenek a kísérleti terv összehangolásában a megfelelő csatornával a javasolt tanulmány elvégzéséhez. Elmondta, hogy az APS képességeinek sokszínűsége azt jelenti, hogy az eBERlight hatással lehet a biológia és a környezettudomány számos területére.
„Megvizsgáljuk, hogy mit tanulmányoznak a BER kutatói, és hogyan tudjuk kiegészíteni ezt a kutatást” – mondta. 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.„Ezen kutatók közül néhányan még soha nem használtak szinkrotront, mint az APS.Megtanulják, milyen eszközök állnak rendelkezésre, és milyen tudományos kérdésekkel lehet foglalkozni az APS-ben, amelyekkel máshol nem lehet foglalkozni.”
„Ez egy lehetőség arra, hogy valami újat építsünk, ami korábban nem létezett az APS-ben. Bővítjük a biológiai és környezeti kutatások körét, és mivel ez egy új kutatás, a létesítményt használni kívánó tudósok segítenek nekünk a projekt fejlesztésében.” – Caroline Michalska, Argonne Nemzeti Laboratórium
Ami az eBERlight által népszerűsíteni kívánt konkrét tudományt illeti, Michalska elmondta, hogy az a talajkutatástól a növénytermesztésen át a felhőképződésig és a bioüzemanyagokig mindent magában foglal majd. Stefan Vogt, az APS röntgentudományi részlegének igazgatóhelyettese a víz körforgását is hozzáadta a listához, megjegyezve, hogy ez az információ kritikus fontosságú a változó éghajlati viszonyok jobb megértéséhez.
„Az éghajlattudománnyal kapcsolatos kérdéseket tanulmányozunk, és folytatnunk kell a tanulmányozásukat” – mondta Vogt. 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。”„Meg kell értenünk, hogyan küzdhetünk a klímaváltozás mélyreható ökológiai következményei ellen.”
Bár az eBERlight hivatalosan októberben indult, az APS egy évig szünetel egy átfogó létesítményfejlesztés részeként. Ez idő alatt a csapat egy biológiai és környezeti mintavételi rendszer kutatásán és fejlesztésén, adatbázisok fejlesztésén, valamint a programhoz kapcsolódó ismeretterjesztő tevékenységeken fog dolgozni.
Amikor az APS 2024-ben újra bekapcsolódik, képességei jelentősen kibővülnek. Az eBERlight csapata hosszú távú megállapodásokat köt 13 APS csatornával, amelyek a technológiák széles skáláját képviselik. Az eBERlighton keresztül dolgozó tudósok hozzáférhetnek az Argonne erőforrásaihoz is, például az Argonne Számítástechnikai Létesítményhez, ahol az Energiaügyi Minisztérium Tudományos Hivatalának szuperszámítógépei és laboratóriumi szuperszámítógépei találhatók, valamint a Fejlett Fehérjejellemzési Központhoz, ahol a fehérjéket kristályosítják és készítik elő elemzésre.
A program fejlődésével ki fogja használni a kapcsolatokat más Energiaügyi Minisztérium Tudományos Hivatalának felhasználói létesítményeivel, például a Csendes-óceáni Északnyugati Nemzeti Laboratórium Környezeti Molekuláris Tudományok Laboratóriumával és a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium Közös Genom Intézetével.
„Egy egész falu kell egy gyermek felneveléséhez, de egy még nagyobb falu kell egy tudományos probléma megoldásához” – mondta Zou Finfrock, az Argonne fizikusa, az eBERlight csapat tagja. 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、地球和玧境皳 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、地球和玧境皳„Imádom az eBERlight sokoldalú jellegét, mivel arra törekszik, hogy egy integrált platformot hozzon létre, amely előmozdítja a biológiai, szárazföldi és ökológiai rendszerek tudományos kutatását.”Egyszerűen hangzik, de a mértéke és a potenciális hatása óriási.”
Ken Kemner, az Argonne Nemzeti Laboratórium vezető fizikusa és csoportvezetője szerint az eBERlight ötlete évek óta érlelődik. Kemner 27 évig dolgozott az APS-nél a laboratóriumban, melynek nagy részét azzal töltötte, hogy környezetkutatókat kapcsolt össze az intézmény erőforrásaival. Az eBERlight most nagyobb léptékben folytatja ezt a munkát – mondta. Izgatottan várja, hogy milyen új áttöréseket érnek el az üvegházhatású gázokkal, a vizes élőhelyek ökoszisztémáival, valamint a növények és mikroorganizmusok talajjal és üledékkel való kölcsönhatásaival kapcsolatos kutatások.
Kemner szerint az eBERlight sikerének kulcsa a szinkrotrontudósok, valamint a biológiai és környezettudósok képzése.
„A radiológusokat ki kell képezni, hogy jobban megértsék a környezettudományi problémákat, és a technológiát a környezeti kutatási problémák jobb megoldására kell alkalmazni” – mondta. 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艂 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艂„A környezettudósokat is fel kell világosítani arról, hogy a fényforrások milyen jók ezeknek a problémáknak a megoldásában.”Ez azért történik, hogy csökkentsék az őket vonzó akadályokat.”
Laurent Chapon, a Foton Tudományos Laboratórium igazgatóhelyettese és az APS igazgatója szerint az új terv az APS-hez és annak képességeihez való hozzáférés demokratizálását jelenti.
„Ez a terv fontos üzenetet küld, hogy az APS kritikus erőforrás a nemzet számára, képes olyan programok kidolgozására, amelyek segítenek megoldani a sürgető problémákat, jelen esetben a környezeti és biológiai problémákat” – mondta Chapon. 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提供端到端观”) 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提供端到端观”)„Az eBERlight átfogó megoldást kínál a tudósok számára, akik gyakorlati jelentőségű élettudományi problémákat szeretnének megoldani.”
„Remélem, hogy bármilyen nagy kihívással is néznek szembe a tudósok, az APS segíteni tud nekik” – mondta. 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。”„Ezek a problémák mindannyiunkat érintenek.”
Az Argonne Leadership Computing Facility szuperszámítógépes képességeket biztosít a tudományos és mérnöki közösség számára, hogy elősegítse az alapvető felfedezéseket és megértést számos tudományterületen. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának (DOE) Advanced Scientific Computing Research (ASCR) programja által támogatott ALCF az ALCF egyike annak a két vezető DOE számítástechnikai központnak, amelyek a nyílt tudománynak szentelik magukat.
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Tudományos Hivatalának Argonne Nemzeti Laboratóriumában található Fejlett Fotonforrása (APS) a világ egyik legtermelékenyebb röntgenforrása. Az APS nagy fényerejű röntgensugarakat biztosít a kutatók változatos csoportjainak az anyagtudomány, a kémia, a kondenzált anyagok fizikája, az élet- és környezettudományok, valamint az alkalmazott kutatás területén. Ezek a röntgensugarak ideálisak anyagok és biológiai szerkezetek, elemek eloszlásának, kémiai, mágneses és elektronikus állapotok, valamint számos technológiailag fontos mérnöki rendszer tanulmányozására, az akkumulátoroktól a befecskendező fúvókákig, amelyek alapvető fontosságúak nemzetünk gazdasági, technológiai és gazdasági fejlődése szempontjából. Az anyagi jólét alapja. Minden évben több mint 5000 kutató használja az APS-t több mint 2000 publikáció elkészítéséhez, amelyek fontos felfedezéseket részleteznek, és több fontos biológiai fehérjeszerkezetet oldanak meg, mint a röntgenkutatási létesítmények bármely más felhasználója. Az APS tudósainak és mérnökeinek innovatív technológiái képezik a gyorsítók és fényforrások fejlesztésének alapját. Ezek közé tartoznak a kutatók által nagyra becsült rendkívül fényes röntgensugarakat előállító bemeneti eszközök, a röntgensugarakat néhány nanométerre fókuszáló lencsék, a röntgensugarak és a vizsgált minta kölcsönhatását maximalizáló eszközök, valamint a röntgenszoftvereket gyűjtő és összeállító eszközök. Nagy mennyiségű adat kezelése APS-vizsgálatokból.
Ez a kutatás az Advanced Photon Source erőforrásait használta fel, amely egy, az Energiaügyi Minisztérium Tudományos Hivatalának felhasználói létesítménye, és amelyet az Energiaügyi Minisztérium Tudományos Hivatalának Argonne Nemzeti Laboratóriuma kezel a DE-AC02-06CH11357 számú szerződés alapján.
Az Argonne Nemzeti Laboratórium elkötelezett a sürgető nemzeti tudományos és technológiai problémák megoldása iránt. Az Argonne Nemzeti Laboratórium, az Egyesült Államok első nemzeti laboratóriuma, élvonalbeli alap- és alkalmazott tudományos kutatásokat végez gyakorlatilag minden tudományos területen. Az Argonne Nemzeti Laboratórium kutatói szorosan együttműködnek több száz vállalat, egyetem, valamint szövetségi, állami és önkormányzati ügynökség kutatóival, hogy segítsék őket konkrét problémák megoldásában, az Egyesült Államok tudományos vezető szerepének előmozdításában és egy jobb jövő építésében a nemzet számára. Az Argonne több mint 60 nemzetiségű alkalmazottat foglalkoztat, és a chicagói Argonne LLC irányítja, amely az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Tudományos Hivatalához tartozik.
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Tudományos Hivatala a fizikai tudományok kutatásának legnagyobb finanszírozója az Egyesült Államokban, és azon dolgozik, hogy megoldást találjon korunk legsürgetőbb kihívásaira. További információkért látogasson el a https://energygy.gov/science weboldalra.
Közzététel ideje: 2023. november 6.