Zem je komplexný ekosystém a naše miesto v ňom závisí od mnohých rôznych faktorov. Od zdravia pôdy cez kvalitu ovzdušia až po správanie rastlín a mikroorganizmov je pochopenie nášho prírodného sveta a jeho ostatných obyvateľov kľúčové pre naše vlastné prežitie. S neustálou zmenou klímy bude štúdium životného prostredia a jeho rozmanitých foriem života len naberať na význame.
V októbri 2023 oficiálne spustí Advanced Photon Source (APS), používateľské zariadenie v rámci Úradu pre vedu v Národnom laboratóriu Argonne Ministerstva energetiky USA (DOE), nový program na rozšírenie možností biologického a environmentálneho výskumu a analýzy v popredných svetových laboratóriách. Oblasť röntgenového žiarenia. Spoločnosť s názvom eBERlight nedávno získala schválenie od programu Biologický a environmentálny výskum (BER) Ministerstva energetiky USA. Cieľom je prepojiť výskumníkov vykonávajúcich experimenty v rámci misie BER s poprednými svetovými zdrojmi APS v oblasti röntgenovej vedy. Rozšírením prístupu k rozmanitým možnostiam APS dúfajú myslitelia eBERlight, že objavia nové vedecké metódy a prilákajú nové interdisciplinárne tímy výskumníkov, aby preskúmali nové perspektívy sveta, v ktorom žijeme.
„Toto je príležitosť vytvoriť niečo nové, čo v APS doteraz neexistovalo,“ povedala Caroline Michalská, kryštalogička proteínov z Argonne National Laboratory, ktorá vedie prácu na 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”„Rozširujeme prístup, aby sme umožnili viac biologického a environmentálneho výskumu, a keďže program je taký nový, vedci, ktorí budú zariadenie využívať, nám pomáhajú s jeho rozvojom.“
Od svojho založenia v 90. rokoch 20. storočia je APS lídrom v oblasti „makromolekulárnej kryštalografie“ v biologickom výskume. Vedci využívajú túto technológiu na to, aby sa dozvedeli viac o infekčných chorobách a vírusoch a položili základy pre vakcíny a liečbu. APS sa teraz zameriava na rozšírenie svojho úspechu do ďalších oblastí biológie a environmentálnych vied.
Jedným z problémov s týmto rozšírením je, že mnohí biológovia a environmentálni vedci si neuvedomujú schopnosti APS pomôcť im napredovať vo výskume a nie sú oboznámení s procesom vytvárania jasných röntgenových lúčov objektu. Podobne mnohí vedci nevedia, ktorá z mnohých experimentálnych staníc APS, nazývaných lúčové línie, je pre ich experimenty najlepšou voľbou, pretože každá stanica je optimalizovaná pre špecifickú vedu a technológiu.
Michalska povedala, že práve tu prichádza na rad eBERlight. Opísala ho ako virtuálny ekosystém navrhnutý tak, aby prepojil vedcov so správnymi technológiami na správnej ceste APS. Výskumníci predstavia návrhy zamestnancom eBERlight, ktorí pomôžu zosúladiť experimentálny dizajn so správnym kanálom na vykonanie navrhovanej štúdie. Povedala, že rozmanitosť možností APS znamená, že eBERlight by mohol mať vplyv na viacero oblastí biológie a environmentálnych vied.
„Skúmame, čo výskumníci BER študujú a ako môžeme tento výskum doplniť,“ povedala. 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。„Niektorí z týchto výskumníkov nikdy nepoužili synchrotrón ako APS.“Dozvedia sa, aké nástroje sú k dispozícii a aké vedecké otázky sa dajú riešiť v APS, ktoré sa inde nedajú riešiť.“
„Toto je príležitosť vybudovať niečo nové, čo v APS doteraz neexistovalo. Rozširujeme rozsah biologického a environmentálneho výskumu a keďže ide o nový výskum, vedci, ktorí budú zariadenie využívať, nám pomáhajú s rozvojom projektu.“ — Caroline Michalska, Národné laboratórium Argonne
Pokiaľ ide o konkrétnu vedu, ktorú bude eBERlight propagovať, Michalska uviedla, že bude zahŕňať všetko od výskumu pôdy až po pestovanie rastlín, tvorbu oblakov a biopalivá. Stefan Vogt, zástupca riaditeľa divízie röntgenových vied APS, do zoznamu pridal aj kolobeh vody s tým, že tieto informácie sú kľúčové pre lepšie pochopenie meniacich sa klimatických podmienok.
„Študujeme otázky týkajúce sa klimatickej vedy a musíme v ich štúdiu pokračovať,“ povedal 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。”„Musíme pochopiť, ako bojovať proti hlbokým ekologickým dôsledkom klimatických zmien.“
Hoci bol eBERlight oficiálne spustený v októbri, APS bude mať ročnú prestávku v rámci komplexnej modernizácie zariadenia. Počas tohto obdobia bude tím pracovať na výskume a vývoji systému odberu biologických a environmentálnych vzoriek, vývoji databáz a informovaní verejnosti o programe.
Keď sa APS v roku 2024 opäť spustí do prevádzky, jeho možnosti sa výrazne rozšíria. Tím eBERlight uzavrie dlhodobé dohody s 13 kanálmi APS, ktoré zastupujú širokú škálu technológií. Vedci pracujúci prostredníctvom eBERlight budú mať tiež prístup k zdrojom Argonne, ako je napríklad výpočtové zariadenie Argonne, kde sa nachádzajú superpočítače a laboratórne superpočítače Úradu pre vedu Ministerstva energetiky USA (DOE Office of Science), a Centrum pre pokročilú charakterizáciu proteínov, kde sa proteíny kryštalizujú a pripravujú na analýzu.
S vývojom programu bude využívať prepojenia s ďalšími používateľskými zariadeniami Úradu pre vedu Ministerstva energetiky USA, ako napríklad s Laboratóriom environmentálnych molekulárnych vied Národného laboratória Pacific Northwest a Spoločným genómovým inštitútom Národného laboratória Lawrencea Berkeleyho.
„Na výchovu dieťaťa je potrebná celá dedina, ale na vyriešenie vedeckého problému je potrebná ešte väčšia dedina,“ povedal fyzik z Argonne Zou Finfrock, člen tímu eBERlight. 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、地球和孻掀境碑孻掚怎 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、地球和孻掀境碑孻掚怎„Milujem mnohostrannú povahu platformy eBERlight, ktorá sa snaží vytvoriť integrovanú platformu, ktorá podporuje vedecký výskum biologických, terestriálnych a ekologických systémov.“Znie to jednoducho, ale rozsah a potenciálny dopad sú obrovské.“
Podľa Kena Kemnera, vedúceho fyzika a vedúceho skupiny v Národnom laboratóriu Argonne, sa nápad na eBERlight zrodil už roky. Kemner pracoval v APS 27 rokov, z ktorých väčšinu strávil prepojením environmentálnych výskumníkov so zdrojmi inštitúcie. Teraz bude eBERlight v tejto práci pokračovať vo väčšom rozsahu, povedal. Teší sa na to, aké nové objavy sa dosiahnu prostredníctvom výskumu skleníkových plynov, mokraďových ekosystémov a interakcií rastlín a mikroorganizmov s pôdou a sedimentmi.
Kľúčom k úspechu eBERlight je podľa Kemnera školenie synchrotrónnych vedcov, ako aj biologických a environmentálnych vedcov.
„Musíte vyškoliť rádiológov, aby lepšie rozumeli problémom environmentálnych vied a prispôsobili technológie na lepšie riešenie problémov environmentálneho výskumu,“ povedal. 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出艳 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出艳„Musíte tiež vzdelávať environmentálnych vedcov o tom, aké dobré sú svetelné zdroje pri riešení týchto problémov.“Robí sa to s cieľom znížiť prekážky brániace ich prilákaniu.“
Laurent Chapon, zástupca riaditeľa Photon Science Laboratory a riaditeľ APS, uviedol, že nový plán znamená demokratizáciu prístupu k APS a jeho možnostiam.
„Tento plán vysiela dôležitý odkaz, že APS je pre národ kritickým zdrojom, schopným vyvíjať programy, ktoré pomáhajú riešiť naliehavé problémy, v tomto prípade environmentálne a biologické problémy,“ povedal 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现怯解到现实世界影响的自然科学的科学家提供端到现怯解到现怯解到现 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现怯解到现实世界影响的自然科学的科学家提供端到现怯解到现怯解到现„eBERlight poskytne komplexné riešenie pre vedcov, ktorí sa snažia riešiť problémy biologických vied s praktickým významom.“
„Dúfam, že bez ohľadu na to, akým veľkým výzvam vedci čelia, APS im môže pomôcť,“ povedala. 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。”„Tieto problémy sa týkajú nás všetkých.“
Argonne Leadership Computing Facility poskytuje vedeckej a inžinierskej komunite superpočítačové kapacity na podporu základných objavov a chápania v širokej škále disciplín. ALCF, podporované programom Advanced Scientific Computing Research (ASCR) Ministerstva energetiky USA (DOE), je jedným z dvoch popredných výpočtových centier DOE venovaných otvorenej vede.
Pokročilý zdroj fotónov (APS) Ministerstva energetiky USA v Národnom laboratóriu Argonne je jedným z najproduktívnejších zdrojov röntgenového žiarenia na svete. APS poskytuje vysokojasné röntgenové lúče rôznorodej skupine výskumníkov v oblasti materiálovej vedy, chémie, fyziky kondenzovaných látok, biologických a environmentálnych vied a aplikovaného výskumu. Tieto röntgenové lúče sú ideálne na štúdium materiálov a biologických štruktúr; rozloženia prvkov; chemických, magnetických a elektronických stavov; ako aj celého radu technologicky dôležitých technických systémov, od batérií až po vstrekovacie trysky, ktoré sú základom hospodárskeho, technologického a ekonomického rozvoja nášho národa. a základom materiálnej prosperity. Každý rok viac ako 5 000 výskumníkov používa APS na vytvorenie viac ako 2 000 publikácií, ktoré podrobne opisujú dôležité objavy a riešia dôležitejšie biologické proteínové štruktúry ako ktorýkoľvek iný používateľ výskumných zariadení röntgenového žiarenia. Inovatívne technológie vedcov a inžinierov APS sú základom vývoja urýchľovačov a svetelných zdrojov. Patria sem vstupné zariadenia, ktoré produkujú extrémne jasné röntgenové lúče, ktoré si výskumníci cenia, šošovky, ktoré zaostrujú röntgenové lúče až na niekoľko nanometrov, prístroje, ktoré maximalizujú interakciu röntgenových lúčov so skúmanou vzorkou, a zariadenia, ktoré zhromažďujú a zostavujú softvér pre röntgenové žiarenie. Spravujte veľké objemy údajov zo štúdií APS.
Tento výskum využil zdroje z Advanced Photon Source, používateľského zariadenia DOE Office of Science, ktoré spravuje Národné laboratórium Argonne pri DOE Office of Science na základe zmluvy č. DE-AC02-06CH11357.
Národné laboratórium Argonne sa zaviazalo riešiť naliehavé národné problémy v oblasti vedy a techniky. Národné laboratórium Argonne, prvé národné laboratórium v Spojených štátoch, vykonáva špičkový základný a aplikovaný vedecký výskum prakticky v každej vedeckej disciplíne. Výskumníci Národného laboratória Argonne úzko spolupracujú s výskumníkmi zo stoviek spoločností, univerzít a federálnych, štátnych a obecných agentúr, aby im pomohli riešiť konkrétne problémy, posúvať vedúce postavenie USA vo vede a budovať lepšiu budúcnosť pre národ. Argonne má zamestnancov viac ako 60 národností a je riadené spoločnosťou Argonne LLC v Chicagu, ktorá je súčasťou Úradu pre vedu Ministerstva energetiky USA.
Úrad pre vedu Ministerstva energetiky USA je najväčším financovateľom výskumu vo fyzikálnych vedách v Spojených štátoch a pracuje na riešení niektorých z najnaliehavejších výziev našej doby. Viac informácií nájdete na stránke https://energygy.gov/science.
Čas uverejnenia: 06.11.2023