Jorden er et komplekst økosystem, og vår plass i det avhenger av mange forskjellige faktorer. Fra jordhelse til luftkvalitet til planters og mikroorganismers oppførsel, er det avgjørende for vår egen overlevelse å forstå vår naturlige verden og dens andre innbyggere. Etter hvert som klimaet fortsetter å endre seg, vil det bare bli viktigere å studere miljøet og dets mangfoldige livsformer.
I oktober 2023 lanserte Advanced Photon Source (APS), et brukersenter innenfor Office of Science ved det amerikanske energidepartementets (DOE) Argonne National Laboratory, offisielt et nytt program for å utvide biologiske og miljømessige forsknings- og analysemuligheter ved verdens ledende laboratorier. Røntgenfeltet. Et selskap kalt eBERlight fikk nylig godkjenning fra det amerikanske energidepartementets program for biologisk og miljømessig forskning (BER). Målet er å koble forskere som utfører eksperimenter på BER-oppdraget med APS' verdensledende røntgenvitenskapelige ressurser. Ved å utvide tilgangen til de ulike mulighetene til APS, håper eBERlight-tenkere å oppdage nye vitenskapelige metoder og tiltrekke seg nye tverrfaglige team av forskere for å utforske nye perspektiver på verden vi lever i.
«Dette er en mulighet til å skape noe nytt som ikke har eksistert i APS før», sa Caroline Michalska, proteinkrystallolog ved Argonne National Laboratory, som leder arbeidet med eBERlight. 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”«Vi utvider tilgangen for å muliggjøre mer biologisk og miljømessig forskning, og fordi programmet er så nytt, hjelper forskerne som skal bruke anlegget oss med å utvikle det.»
Siden grunnleggelsen på 1990-tallet har APS vært ledende innen «makromolekylær krystallografi» i biologisk forskning. Forskere bruker denne teknologien til å lære mer om smittsomme sykdommer og virus for å legge grunnlaget for vaksiner og behandlinger. APS tar nå sikte på å utvide suksessen til andre områder innen livs- og miljøvitenskap.
Et problem med denne utvidelsen er at mange biologiske og miljømessige forskere ikke er klar over APS' evner til å hjelpe dem med å fremme forskningen sin, og de er ikke kjent med prosessen med å produsere lyse røntgenstråler av et objekt. På samme måte vet mange forskere ikke hvilken av de mange APS-eksperimentelle stasjonene, kalt strålelinjer, som er det beste valget for eksperimentene deres, siden hver stasjon er optimalisert for en spesifikk vitenskap og teknologi.
Michalska sa at det er her eBERlight kommer inn i bildet. Hun beskrev det som et virtuelt økosystem designet for å koble forskere med de riktige teknologiene på riktig APS-vei. Forskerne vil presentere forslag til eBERlight-staben som vil bidra til å justere den eksperimentelle designen med riktig kanal for å gjennomføre den foreslåtte studien. Hun sa at mangfoldet av APS sine muligheter betydde at eBERlight kunne ha en innvirkning på flere områder innen biologi og miljøvitenskap.
«Vi ser på hva BER-forskere studerer og hvordan vi kan utfylle den forskningen», sa hun. 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。«Noen av disse forskerne har aldri brukt en synkrotron som APS.»De lærer hvilke verktøy som er tilgjengelige og hvilke vitenskapelige spørsmål som kan tas opp ved APS som ikke kan gjøres andre steder.»
«Dette er en mulighet til å bygge noe nytt som ikke har eksistert i APS før. Vi utvider omfanget av biologisk og miljømessig forskning, og fordi dette er ny forskning, hjelper forskerne som skal bruke anlegget oss med å utvikle prosjektet.» – Caroline Michalska, Argonne National Laboratory
Når det gjelder den spesifikke vitenskapen som eBERlight vil fremme, sa Michalska at den vil inkludere alt fra jordforskning til dyrking av planter, skydannelse og biodrivstoff. Stefan Vogt, nestleder for APS røntgenvitenskapsavdeling, la til vannets syklus på listen, og bemerket at denne informasjonen er avgjørende for å bedre forstå skiftende klimaforhold.
«Vi studerer spørsmål knyttet til klimavitenskap, og vi må fortsette å studere dem», sa 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。”«Vi må forstå hvordan vi kan bekjempe de omfattende økologiske konsekvensene av klimaendringer.»
Selv om eBERlight offisielt ble lansert i oktober, vil APS holde et års pause som en del av en omfattende oppgradering av anlegget. I løpet av denne tiden vil teamet jobbe med å forske på og utvikle et biologisk og miljømessig prøvetakingssystem, utvikle databaser og drive formidling for programmet.
Når APS kommer på nett igjen i 2024, vil kapasiteten bli betydelig utvidet. eBERlight-teamet vil inngå langsiktige avtaler med 13 APS-kanaler som representerer et bredt spekter av teknologier. Forskere som jobber gjennom eBERlight vil også ha tilgang til Argonne-ressurser, som Argonne Computing Facility, der DOE Office of Sciences superdatamaskiner og laboratoriesuperdatamaskiner befinner seg, og Center for Advanced Protein Characterization, der proteiner krystalliseres og forberedes for analyse.
Etter hvert som programmet utvikler seg, vil det utnytte forbindelser med andre brukerfasiliteter ved DOE Office of Science, som Pacific Northwest National Laboratorys Environmental Molecular Sciences Laboratory og Joint Genome Institute ved Lawrence Berkeley National Laboratory.
«Det kreves en landsby for å oppdra et barn, men det kreves en enda større landsby for å løse et vitenskapelig problem», sa Argonne-fysikeren Zou Finfrock, et medlem av eBERlight-teamet. 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、地球和环瑢境系 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、地球和环瑢境系«Jeg elsker den mangesidige naturen til eBERlight, ettersom den streber etter å skape en integrert plattform som fremmer vitenskapelig forskning på biologiske, terrestriske og økologiske systemer.»Det høres enkelt ut, men omfanget og den potensielle effekten er enorm.»
Ideen bak eBERlight har vært under utvikling i årevis, ifølge Ken Kemner, seniorfysiker og gruppeleder ved Argonne National Laboratory. Kemner jobbet ved APS i laboratoriets 27 år, hvorav mye av tiden han brukte på å koble miljøforskere til institusjonens ressurser. Nå vil eBERlight fortsette dette arbeidet i større skala, sa han. Han ser frem til å se hvilke nye gjennombrudd som vil bli gjort gjennom forskning på klimagasser, våtmarksøkosystemer og samspillet mellom planter og mikroorganismer med jord og sediment.
Nøkkelen til eBERlights suksess, ifølge Kemner, er opplæringen av synkrotronforskere, samt biologiske og miljømessige forskere.
«Man må utdanne radiologer til å bedre forstå miljøvitenskapelige problemer og tilpasse teknologi for å bedre løse miljøforskningsproblemer», sa han. 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倂色 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倂色«Du må også lære opp miljøforskere om hvor gode lyskilder er til å løse disse problemene.»Dette gjøres for å redusere barrierene for å tiltrekke dem.»
Laurent Chapon, nestleder ved Photon Science Laboratory og direktør for APS, sa at den nye planen innebærer å demokratisere tilgangen til APS og dens muligheter.
«Denne planen sender et viktig budskap om at APS er en kritisk ressurs for nasjonen, i stand til å utvikle programmer som bidrar til å løse presserende problemer, i dette tilfellet miljømessige og biologiske problemer», sa 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”«eBERlight vil gi en omfattende løsning for forskere som ønsker å løse livsvitenskapelige problemer av praktisk relevans.»
«Jeg håper at uansett hvilke store utfordringer forskere står overfor, kan APS hjelpe dem», sa hun. 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。”«Disse problemene påvirker oss alle.»
Argonne Leadership Computing Facility gir det vitenskapelige og ingeniørmessige miljøet superdatamaskineringsmuligheter for å fremme grunnleggende oppdagelser og forståelse på tvers av et bredt spekter av disipliner. ALCF, støttet av det amerikanske energidepartementets (DOE) Advanced Scientific Computing Research (ASCR)-program, er et av DOEs to ledende datasentre dedikert til åpen vitenskap.
Det amerikanske energidepartementets avanserte fotonkilde (APS) ved Argonne National Laboratory er en av de mest produktive røntgenkildene i verden. APS leverer røntgenstråler med høy lysstyrke til en mangfoldig gruppe forskere innen materialvitenskap, kjemi, fysikk i kondensert materie, livs- og miljøvitenskap og anvendt forskning. Disse røntgenstrålene er ideelle for å studere materialer og biologiske strukturer; fordeling av elementer; kjemiske, magnetiske og elektroniske tilstander; samt en rekke teknologisk viktige ingeniørsystemer, fra batterier til injeksjonsdyser, som er grunnleggende for landets økonomiske, teknologiske og økonomiske utvikling, og grunnlaget for materiell velvære. Hvert år bruker mer enn 5000 forskere APS til å produsere mer enn 2000 publikasjoner, som beskriver viktige oppdagelser og løser viktigere biologiske proteinstrukturer enn noen annen bruker av røntgenforskningsfasiliteter. De innovative teknologiene til APS-forskere og -ingeniører ligger til grunn for utviklingen av akseleratorer og lyskilder. Disse inkluderer inndataenheter som produserer de ekstremt lyse røntgenstrålene som forskere setter stor pris på, linser som fokuserer røntgenstråler ned til noen få nanometer, instrumenter som maksimerer interaksjonen mellom røntgenstråler og prøven som studeres, og enheter som samler inn og setter sammen røntgenprogramvare. Håndter store datamengder fra APS-studier.
Denne forskningen brukte ressurser fra Advanced Photon Source, et brukeranlegg fra DOE Office of Science som forvaltes av DOE Office of Sciences Argonne National Laboratory under kontraktsnr. DE-AC02-06CH11357.
Argonne National Laboratory er forpliktet til å løse presserende nasjonale vitenskapelige og teknologiske problemer. Argonne National Laboratory, det første nasjonale laboratoriet i USA, utfører banebrytende grunnleggende og anvendt vitenskapelig forskning innen så godt som alle vitenskapelige disipliner. Forskere ved Argonne National Laboratory jobber tett med forskere fra hundrevis av selskaper, universiteter og føderale, statlige og kommunale etater for å hjelpe dem med å løse spesifikke problemer, fremme amerikansk vitenskapelig lederskap og bygge en bedre fremtid for nasjonen. Argonne har ansatte fra mer enn 60 nasjonaliteter og administreres av Argonne LLC i Chicago, en del av det amerikanske energidepartementets vitenskapskontor.
Det amerikanske energidepartementets vitenskapskontor er den største finansiereren av fysikkforskning i USA, og jobber med å løse noen av de mest presserende utfordringene i vår tid. For mer informasjon, besøk https://energy.gov/science.
Publisert: 06. november 2023