Zeme ir sarežģīta ekosistēma, un mūsu vieta tajā ir atkarīga no daudziem dažādiem faktoriem. Sākot ar augsnes veselību un gaisa kvalitāti, kā arī augu un mikroorganismu uzvedību, mūsu dabas pasaules un tās citu iemītnieku izpratne ir kritiski svarīga mūsu pašu izdzīvošanai. Tā kā klimats turpina mainīties, vides un tās daudzveidīgo dzīvības formu izpēte kļūs tikai svarīgāka.
2023. gada oktobrī ASV Enerģētikas departamenta (DOE) Argonnas Nacionālās laboratorijas Zinātnes biroja lietotāju iestāde Advanced Photon Source (APS) oficiāli uzsāks jaunu programmu, lai paplašinātu bioloģisko un vides pētījumu un analīzes iespējas pasaules vadošajās laboratorijās. Rentgena staru jomā. Uzņēmums ar nosaukumu eBERlight nesen saņēma apstiprinājumu no ASV Enerģētikas departamenta Bioloģisko un vides pētījumu (BER) programmas. Mērķis ir savienot pētniekus, kas veic eksperimentus BER misijā, ar APS pasaulē vadošajiem rentgena zinātnes resursiem. Paplašinot piekļuvi APS daudzveidīgajām iespējām, eBERlight domātāji cer atklāt jaunas zinātniskās metodes un piesaistīt jaunas starpdisciplināras pētnieku komandas, lai izpētītu jaunas perspektīvas uz pasauli, kurā mēs dzīvojam.
“Šī ir iespēja radīt kaut ko jaunu, kas APS iepriekš nav pastāvējis,” sacīja Argonnas Nacionālās laboratorijas olbaltumvielu kristaloloģe Karolīna Mihalska, kura vada darbu pie 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”"Mēs paplašinām piekļuvi, lai nodrošinātu vairāk bioloģisko un vides pētījumu, un, tā kā programma ir tik jauna, zinātnieki, kas izmantos šo iekārtu, palīdz mums to attīstīt."
Kopš dibināšanas 20. gs. deviņdesmitajos gados APS ir bijis līderis bioloģisko pētījumu "makromolekulārās kristalogrāfijas" jomā. Zinātnieki izmanto šo tehnoloģiju, lai uzzinātu vairāk par infekcijas slimībām un vīrusiem, tādējādi liekot pamatus vakcīnām un ārstēšanas metodēm. Tagad APS mērķis ir paplašināt savus panākumus uz citām dzīvības un vides zinātnes jomām.
Viena no šīs paplašināšanās problēmām ir tā, ka daudzi bioloģijas un vides zinātnieki nezina par APS iespējām palīdzēt viņiem attīstīt pētījumus un nav pazīstami ar objekta spilgtu rentgenstaru iegūšanas procesu. Tāpat daudzi zinātnieki nezina, kura no daudzajām APS eksperimentālajām stacijām, ko sauc par staru līnijām, ir vislabākā izvēle viņu eksperimentiem, jo katra stacija ir optimizēta konkrētai zinātnei un tehnoloģijai.
Mihalska sacīja, ka tieši šeit noder eBERlight. Viņa to raksturoja kā virtuālu ekosistēmu, kas paredzēta, lai savienotu zinātniekus ar pareizajām tehnoloģijām pareizajā APS ceļā. Pētnieki iesniegs priekšlikumus eBERlight darbiniekiem, kas palīdzēs saskaņot eksperimentālo dizainu ar pareizo kanālu ierosinātā pētījuma veikšanai. Viņa sacīja, ka APS iespēju daudzveidība nozīmē, ka eBERlight varētu ietekmēt vairākas bioloģijas un vides zinātnes jomas.
"Mēs aplūkojam, ko BER pētnieki pēta un kā mēs varam papildināt šo pētījumu," viņa teica. 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."Daži no šiem pētniekiem nekad nav izmantojuši sinhrotronu, piemēram, APS."Viņi uzzina, kādi rīki ir pieejami un kādus zinātniskus jautājumus var risināt APS, ko nevar izdarīt citur.
“Šī ir iespēja radīt kaut ko jaunu, kas APS iepriekš nav pastāvējis. Mēs paplašinām bioloģisko un vides pētījumu apjomu, un, tā kā šis ir jauns pētījums, zinātnieki, kas izmantos šo objektu, palīdz mums attīstīt projektu.” — Karolīna Mihalska, Argonnas Nacionālā laboratorija
Runājot par konkrēto zinātni, ko eBERlight veicinās, Mihalska sacīja, ka tā ietvers visu, sākot no augsnes izpētes līdz augu audzēšanai, mākoņu veidošanās un biodegvielas attīstībai. Stefans Vogts, APS Rentgena zinātnes nodaļas direktora vietnieks, sarakstam pievienoja ūdens ciklu, norādot, ka šī informācija ir kritiski svarīga, lai labāk izprastu mainīgos klimata apstākļus.
"Mēs pētām jautājumus, kas saistīti ar klimata zinātni, un mums tie jāturpina pētīt," sacīja Vogts. 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。”"Mums ir jāsaprot, kā cīnīties pret klimata pārmaiņu dziļajām ekoloģiskajām sekām."
Lai gan eBERlight oficiāli tika palaists oktobrī, APS darbība paliks uz gadu pārtraukumā visaptverošas iekārtas modernizācijas ietvaros. Šajā laikā komanda strādās pie bioloģiskās un vides paraugu ņemšanas sistēmas izpētes un izstrādes, datubāzu izstrādes un programmas informēšanas pasākumiem.
Kad APS 2024. gadā atkal sāks darboties, tā iespējas tiks ievērojami paplašinātas. eBERlight komanda noslēgs ilgtermiņa līgumus ar 13 APS kanāliem, kas pārstāv plašu tehnoloģiju klāstu. Zinātniekiem, kas strādā, izmantojot eBERlight, būs piekļuve arī Argonne resursiem, piemēram, Argonne skaitļošanas iekārtai, kur atrodas DOE Zinātnes biroja superdatori un laboratorijas superdatori, un Uzlabotās olbaltumvielu raksturošanas centram, kur olbaltumvielas tiek kristalizētas un sagatavotas analīzei.
Programmai attīstoties, tā izmantos savienojumus ar citām DOE Zinātnes biroja lietotāju iekārtām, piemēram, Klusā okeāna ziemeļrietumu nacionālās laboratorijas Vides molekulāro zinātņu laboratoriju un Apvienoto genoma institūtu Lorensa Bērklija nacionālajā laboratorijā.
“Lai izaudzinātu bērnu, ir nepieciešams viss ciems, bet, lai atrisinātu zinātnisku problēmu, ir nepieciešams vēl lielāks ciems,” sacīja Argonas fiziķis Zou Finfroks, eBERlight komandas loceklis. 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、地球和玧境皻 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、地球和玧境皻“Man patīk eBERlight daudzpusība, jo tā cenšas izveidot integrētu platformu, kas veicina zinātniskos pētījumus bioloģisko, sauszemes un ekoloģisko sistēmu jomā.”Tas izklausās vienkārši, bet mērogs un potenciālā ietekme ir milzīga.
Kā stāsta Kens Kemners, vecākais fiziķis un Argonnas Nacionālās laboratorijas grupas vadītājs, ideja par eBERlight ir tapusi jau gadiem ilgi. Kemners APS nostrādāja 27 gadus, no kuriem lielu daļu viņš pavadīja, savienojot vides pētniekus ar iestādes resursiem. Tagad eBERlight turpinās šo darbu plašākā mērogā, viņš teica. Viņš ar nepacietību gaida, kādi jauni sasniegumi tiks gūti, pētot siltumnīcefekta gāzes, mitrāju ekosistēmas un augu un mikroorganismu mijiedarbību ar augsni un nogulumiem.
Pēc Kemnera domām, eBERlight panākumu atslēga ir sinhrotronu zinātnieku, kā arī bioloģijas un vides zinātnieku apmācība.
"Jums ir jāapmāca radiologi, lai labāk izprastu vides zinātnes problēmas un pielāgotu tehnoloģijas, lai labāk risinātu vides pētījumu problēmas," viņš teica. 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"Jums arī jāizglīto vides zinātnieki par to, cik labi gaismas avoti risina šīs problēmas."Tas tiek darīts, lai mazinātu šķēršļus to piesaistīšanai.
Fotonu zinātnes laboratorijas direktora vietnieks un APS direktors Lorāns Šapons sacīja, ka jaunais plāns nozīmē demokratizēt piekļuvi APS un tās iespējām.
"Šis plāns sūta svarīgu vēstījumu, ka APS ir kritiski svarīgs resurss valstij, kas spēj izstrādāt programmas, kas palīdz risināt neatliekamas problēmas, šajā gadījumā vides un bioloģiskās problēmas," sacīja Čapons. 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 nodrošinās visaptverošu risinājumu zinātniekiem, kuri vēlas risināt praktiski nozīmīgas dzīvības zinātnes problēmas.”
"Es ceru, ka neatkarīgi no tā, ar kādiem lieliem izaicinājumiem zinātnieki saskaras, APS var viņiem palīdzēt," viņa teica. 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。”"Šie jautājumi ietekmē mūs visus."
Argonne Leadership Computing Facility nodrošina zinātnes un inženierzinātņu kopienu ar superdatoru iespējām, lai veicinātu fundamentālus atklājumus un izpratni plašā disciplīnu klāstā. ALCF, ko atbalsta ASV Enerģētikas departamenta (DOE) Uzlabotās zinātniskās skaitļošanas pētniecības (ASCR) programma, ir viens no diviem vadošajiem DOE skaitļošanas centriem, kas veltīti atvērtajai zinātnei.
ASV Enerģētikas departamenta Zinātnes biroja Uzlabotais fotonu avots (APS) Argonnas Nacionālajā laboratorijā ir viens no produktīvākajiem rentgena staru avotiem pasaulē. APS nodrošina augstas spilgtuma rentgena starus dažādām pētnieku grupām materiālzinātnē, ķīmijā, kondensēto vielu fizikā, dzīvības un vides zinātnēs un lietišķajos pētījumos. Šie rentgenstari ir ideāli piemēroti materiālu un bioloģisko struktūru, elementu sadalījuma, ķīmisko, magnētisko un elektronisko stāvokļu, kā arī virkni tehnoloģiski svarīgu inženiertehnisko sistēmu, sākot no baterijām līdz iesmidzināšanas sprauslām, izpētei, kas ir būtiskas mūsu valsts ekonomiskajai, tehnoloģiskajai un ekonomiskajai attīstībai, un materiālās labklājības pamats. Katru gadu vairāk nekā 5000 pētnieku izmanto APS, lai sagatavotu vairāk nekā 2000 publikāciju, kurās detalizēti aprakstīti svarīgi atklājumi un atrisinātas svarīgākas bioloģisko olbaltumvielu struktūras nekā jebkurš cits rentgena staru pētniecības iekārtu lietotājs. APS zinātnieku un inženieru inovatīvās tehnoloģijas ir paātrinātāju un gaismas avotu izstrādes pamatā. Tie ietver ievades ierīces, kas rada ārkārtīgi spilgtus rentgenstarus, ko iecienījuši pētnieki, lēcas, kas fokusē rentgenstarus līdz dažiem nanometriem, instrumentus, kas maksimāli palielina rentgenstaru mijiedarbību ar pētāmo paraugu, un ierīces, kas apkopo un apkopo rentgena programmatūru. Pārvaldiet lielu datu apjomu no APS pētījumiem.
Šajā pētījumā tika izmantoti resursi no Advanced Photon Source, kas ir DOE Zinātnes biroja lietotāju iekārta, ko pārvalda DOE Zinātnes biroja Argonne Nacionālā laboratorija saskaņā ar līguma Nr. DE-AC02-06CH11357.
Argonne Nacionālā laboratorija ir apņēmusies risināt aktuālas nacionālās zinātnes un tehnoloģiju problēmas. Argonne Nacionālā laboratorija, pirmā nacionālā laboratorija Amerikas Savienotajās Valstīs, veic visprogresīvākos fundamentālos un lietišķos zinātniskos pētījumus praktiski visās zinātnes disciplīnās. Argonne Nacionālās laboratorijas pētnieki cieši sadarbojas ar pētniekiem no simtiem uzņēmumu, universitāšu un federālajām, štatu un pašvaldību aģentūrām, lai palīdzētu viņiem risināt konkrētas problēmas, veicināt ASV zinātnisko līderību un veidot labāku nākotni valstij. Argonne strādā vairāk nekā 60 tautību pārstāvji, un to pārvalda Argonne LLC Čikāgā, kas ir daļa no ASV Enerģētikas departamenta Zinātnes biroja.
ASV Enerģētikas departamenta Zinātnes birojs ir lielākais fizikas zinātņu pētījumu finansētājs Amerikas Savienotajās Valstīs un strādā, lai risinātu dažas no mūsdienu aktuālākajām problēmām. Lai iegūtu plašāku informāciju, apmeklējiet vietni https://energygy.gov/science.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 6. novembris