Jörðin er flókið vistkerfi og staða okkar í henni er háð mörgum mismunandi þáttum. Allt frá jarðvegsheilsu til loftgæða og hegðunar plantna og örvera, skilningur á náttúrunni okkar og öðrum íbúum hennar er lykilatriði fyrir okkar eigin afkomu. Þar sem loftslagið heldur áfram að breytast mun rannsókn á umhverfinu og fjölbreyttum lífsformum þess aðeins verða mikilvægari.
Í október 2023 mun Advanced Photon Source (APS), notendaaðstaða innan vísindaskrifstofu Argonne National Laboratory bandaríska orkumálaráðuneytisins (DOE), formlega hleypa af stokkunum nýju verkefni til að auka rannsóknar- og greiningargetu í líffræði og umhverfi hjá leiðandi rannsóknarstofum heims. Röntgensvið. Fyrirtæki sem heitir eBERlight fékk nýlega samþykki frá líffræðilegri og umhverfisrannsóknaráætlun bandaríska orkumálaráðuneytisins (BER). Markmiðið er að tengja vísindamenn sem framkvæma tilraunir í BER leiðangrinum við leiðandi röntgenvísindaauðlindir APS í heiminum. Með því að auka aðgang að fjölbreyttum möguleikum APS vonast eBERlight hugsuðir til að uppgötva nýjar vísindalegar aðferðir og laða að ný þverfagleg teymi vísindamanna til að kanna ný sjónarhorn á heiminn sem við búum í.
„Þetta er tækifæri til að skapa eitthvað nýtt sem hefur ekki verið til í APS áður,“ sagði Caroline Michalska, próteinkristallfræðingur við Argonne National Laboratory, sem leiðir vinnuna við 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“„Við erum að auka aðgang að aðstöðunni til að gera kleift að rannsaka líffræði og umhverfi betur, og þar sem verkefnið er svo nýtt eru vísindamennirnir sem munu nota aðstöðuna að hjálpa okkur að þróa það.“
Frá stofnun þess á tíunda áratugnum hefur APS verið leiðandi á sviði „stórsameindakristallafræði“ í líffræðilegum rannsóknum. Vísindamenn nota þessa tækni til að læra meira um smitsjúkdóma og veirur til að leggja grunninn að bóluefnum og meðferðum. APS stefnir nú að því að útvíkka velgengni sína til annarra sviða líf- og umhverfisvísinda.
Eitt vandamálið við þessa útvíkkun er að margir líffræði- og umhverfisvísindamenn eru ekki meðvitaðir um getu APS til að hjálpa þeim að efla rannsóknir sínar og eru ókunnugir ferlinu við að framleiða bjartar röntgengeisla af hlut. Á sama hátt vita margir vísindamenn ekki hver af mörgum tilraunastöðvum APS, sem kallast geislalínur, er besti kosturinn fyrir tilraunir þeirra, þar sem hver stöð er fínstillt fyrir tiltekna vísindi og tækni.
Michalska sagði að þetta væri þar sem eBERlight kæmi við sögu. Hún lýsti því sem sýndarvistkerfi sem er hannað til að tengja vísindamenn við réttu tæknina á réttri leið APS. Rannsakendur munu leggja fram tillögur fyrir starfsfólk eBERlight sem mun hjálpa til við að samræma tilraunahönnunina við rétta leiðina til að framkvæma fyrirhugaða rannsókn. Hún sagði að fjölbreytileiki getu APS þýddi að eBERlight gæti haft áhrif á mörg svið líffræði og umhverfisvísinda.
„Við erum að skoða hvað BER-rannsakendur eru að rannsaka og hvernig við getum bætt við þær rannsóknir,“ sagði hún. 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。„Sumir þessara vísindamanna hafa aldrei notað samstillingarkerfi eins og APS.“Þau læra hvaða verkfæri eru í boði og hvaða vísindalegum spurningum er hægt að taka á hjá APS sem ekki er hægt að gera annars staðar.
„Þetta er tækifæri til að byggja upp eitthvað nýtt sem hefur ekki verið til í APS áður. Við erum að auka umfang líffræðilegra og umhverfisrannsókna og þar sem þetta eru nýjar rannsóknir eru vísindamennirnir sem munu nota aðstöðuna að hjálpa okkur að þróa verkefnið.“ — Caroline Michalska, Argonne National Laboratory
Hvað varðar þá sérstöku vísindi sem eBERlight mun efla, sagði Michalska að þau muni ná yfir allt frá jarðvegsrannsóknum til ræktunar plantna, skýjamyndunar og lífeldsneytis. Stefan Vogt, aðstoðarforstöðumaður röntgenvísindadeildar APS, bætti vatnshringrásinni við listann og benti á að þessar upplýsingar væru mikilvægar til að skilja betur breytt loftslagsskilyrði.
„Við erum að rannsaka spurningar sem tengjast loftslagsvísindum og við þurfum að halda áfram að rannsaka þær,“ sagði 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。”„Við þurfum að skilja hvernig hægt er að berjast gegn djúpstæðum vistfræðilegum afleiðingum loftslagsbreytinga.“
Þótt eBERlight hafi formlega verið hleypt af stokkunum í október, mun APS halda áfram í árslangt hlé sem hluti af alhliða uppfærslu á aðstöðunni. Á meðan mun teymið vinna að rannsóknum og þróun líffræðilegs og umhverfislegs sýnatökukerfis, þróa gagnagrunna og stunda kynningarstarf fyrir verkefnið.
Þegar APS kemur aftur á netið árið 2024 verður getu þess verulega aukið. eBERlight teymið mun gera langtímasamninga við 13 APS rásir sem standa fyrir fjölbreytt úrval tækni. Vísindamenn sem vinna í gegnum eBERlight munu einnig hafa aðgang að Argonne auðlindum, svo sem Argonne tölvumiðstöðinni, þar sem ofurtölvur vísindaskrifstofu ráðuneytisins og rannsóknarstofnana eru staðsettar, og Center for Advanced Protein Characterization, þar sem prótein eru kristallað og undirbúin til greiningar.
Eftir því sem verkefnið þróast mun það nýta tengsl við aðrar notendaaðstöðu vísindaskrifstofu ráðuneytisins, svo sem Environmental Molecular Sciences Laboratory hjá Pacific Northwest National Laboratory og Joint Genome Institute við Lawrence Berkeley National Laboratory.
„Það þarf heilt þorp til að ala upp barn, en það þarf enn stærra þorp til að leysa vísindalegt vandamál,“ sagði eðlisfræðingurinn Zou Finfrock frá Argonne, meðlimur í eBERlight teyminu. 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„Mér finnst fjölhæfni eBERlight frábær þar sem það leitast við að skapa samþættan vettvang sem efla vísindarannsóknir á líffræðilegum, jarðbundnum og vistfræðilegum kerfum.“Þetta hljómar einfalt, en umfangið og möguleg áhrif eru gríðarleg.“
Hugmyndin að eBERlight hefur verið í mótun í mörg ár, að sögn Kens Kemners, yfireðlisfræðings og hópstjóra við Argonne National Laboratory. Kemner starfaði hjá APS í 27 ár rannsóknarstofunnar, og eyddi stórum hluta þess tíma í að tengja umhverfisvísindamenn við auðlindir stofnunarinnar. Nú mun eBERlight halda þessu starfi áfram í stærri skala, sagði hann. Hann hlakka til að sjá hvaða ný byltingar verða gerðar í rannsóknum á gróðurhúsalofttegundum, vistkerfum votlendis og samspili plantna og örvera við jarðveg og setlög.
Lykillinn að velgengni eBERlight, að sögn Kemners, er þjálfun samstillingarvísindamanna, sem og líffræði- og umhverfisvísindamanna.
„Það verður að þjálfa geislafræðinga til að skilja betur vandamál umhverfisvísinda og aðlaga tækni til að leysa betur vandamál umhverfisrannsókna,“ sagði hann. 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倇色 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倇色„Það þarf líka að fræða umhverfisvísindamenn um hversu góðar ljósgjafar eru til að leysa þessi vandamál.“Þetta er gert til að draga úr hindrunum fyrir því að laða þá að.“
Laurent Chapon, aðstoðarforstjóri Photon Science Laboratory og forstöðumaður APS, sagði að nýja áætlunin þýði að auðvelda aðgang að APS og möguleikum þess.
„Þessi áætlun sendir mikilvæg skilaboð um að APS sé mikilvæg auðlind fyrir þjóðina, fær um að þróa verkefni sem hjálpa til við að leysa aðkallandi vandamál, í þessu tilfelli umhverfis- og líffræðileg vandamál,“ sagði 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刡竣提澛端分竣斂” 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刡竣提澛端分竣斂”„eBERlight mun veita alhliða lausn fyrir vísindamenn sem vilja leysa lífvísindaleg vandamál sem hafa hagnýta þýðingu.“
„Ég vona að APS geti hjálpað vísindamönnum, sama hvaða miklar áskoranir þeir standa frammi fyrir,“ sagði hún. 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。“„Þessi mál varða okkur öll.“
Argonne Leadership Computing Facility veitir vísinda- og verkfræðisamfélaginu ofurtölvuþjónustu til að efla grundvallaruppgötvanir og skilning á fjölbreyttum fræðigreinum. ALCF, sem er stutt af Advanced Scientific Computing Research (ASCR) áætlun bandaríska orkumálaráðuneytisins (DOE), er ein af tveimur leiðandi tölvumiðstöðvum DOE sem helga sig opnum vísindum.
Háþróuð ljóseindagjafi (APS) hjá bandaríska orkumálaráðuneytinu í Argonne National Laboratory er ein afkastamesta röntgengeislunargjafi í heimi. APS veitir fjölbreyttum hópi vísindamanna í efnisfræði, efnafræði, eðlisfræði þéttefnis, líf- og umhverfisvísindum og hagnýtum rannsóknum bjartari röntgengeisla. Þessar röntgengeislar eru tilvaldar til að rannsaka efni og líffræðilegar byggingar; dreifingu frumefna; efna-, segul- og rafeindaástand; sem og fjölbreytt tæknilega mikilvæg verkfræðikerfi, allt frá rafhlöðum til sprautustúta, sem eru grundvallaratriði fyrir efnahagslega, tæknilega og efnahagslega þróun þjóðarinnar og undirstöðu efnislegrar vellíðunar. Á hverju ári nota meira en 5.000 vísindamenn APS til að framleiða meira en 2.000 rit, þar sem þeir lýsa mikilvægum uppgötvunum og leysa mikilvægari líffræðilegar próteinbyggingar en nokkur annar notandi röntgenrannsóknaraðstöðu. Nýstárleg tækni vísindamanna og verkfræðinga APS liggur að baki þróun hröðla og ljósgjafa. Þar á meðal eru inntakstæki sem framleiða afar bjartar röntgengeisla sem vísindamenn meta mikils, linsur sem einbeita röntgengeislum niður í nokkra nanómetra, tæki sem hámarka samspil röntgengeisla við sýnið sem verið er að rannsaka og tæki sem safna og setja saman röntgenhugbúnað. Stjórna miklu magni gagna úr APS rannsóknum.
Þessi rannsókn notaði auðlindir frá Advanced Photon Source, notendaaðstöðu hjá vísindaskrifstofu DOE sem er rekin af Argonne National Laboratory hjá vísindaskrifstofu DOE samkvæmt samningi nr. DE-AC02-06CH11357.
Þjóðarrannsóknarstofan Argonne hefur skuldbundið sig til að leysa brýn vísinda- og tæknivandamál þjóðarinnar. Þjóðarrannsóknarstofan Argonne, fyrsta þjóðarrannsóknarstofan í Bandaríkjunum, stundar nýjustu grunn- og hagnýtar vísindarannsóknir í nánast öllum vísindagreinum. Rannsakendur Þjóðarrannsóknarstofunnar Argonne vinna náið með vísindamönnum frá hundruðum fyrirtækja, háskóla og alríkis-, fylkis- og sveitarfélagastofnana til að hjálpa þeim að leysa tiltekin vandamál, efla vísindalega forystu Bandaríkjanna og byggja upp betri framtíð fyrir þjóðina. Argonne hefur starfsmenn af meira en 60 þjóðernum og er stjórnað af Argonne LLC í Chicago, sem er hluti af vísindaskrifstofu bandaríska orkumálaráðuneytisins.
Vísindaskrifstofa bandaríska orkumálaráðuneytisins er stærsti fjárfestir í raunvísindarannsóknum í Bandaríkjunum og vinnur að því að takast á við nokkrar af brýnustu áskorunum samtímans. Frekari upplýsingar er að finna á https://energy.gov/science.
Birtingartími: 6. nóvember 2023