Земята е сложна екосистема и нашето място в нея зависи от много различни фактори. От здравето на почвата до качеството на въздуха и поведението на растенията и микроорганизмите, разбирането на нашия природен свят и другите негови обитатели е от решаващо значение за нашето собствено оцеляване. Тъй като климатът продължава да се променя, изучаването на околната среда и нейните разнообразни форми на живот ще става само по-важно.
През октомври 2023 г. Advanced Photon Source (APS), потребителско съоръжение в рамките на Службата за наука към Националната лаборатория Аргон към Министерството на енергетиката на САЩ (DOE), официално ще стартира нова програма за разширяване на възможностите за биологични и екологични изследвания и анализ във водещите световни лаборатории. Рентгенова област. Компания, наречена eBERlight, наскоро получи одобрение от програмата за биологични и екологични изследвания (BER) на Министерството на енергетиката на САЩ. Целта е да се свържат изследователи, провеждащи експерименти по мисията BER, с водещите в света ресурси на APS в областта на рентгеновата наука. Чрез разширяване на достъпа до разнообразните възможности на APS, мислителите на eBERlight се надяват да открият нови научни методи и да привлекат нови интердисциплинарни екипи от изследователи, които да изследват нови перспективи за света, в който живеем.
„Това е възможност да се създаде нещо ново, което не е съществувало преди в APS“, каза Каролайн Михалска, протеинов кристалолог от Националната лаборатория Аргон, която ръководи работата по 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”„Разширяваме достъпа, за да позволим повече биологични и екологични изследвания, и тъй като програмата е толкова нова, учените, които ще използват съоръжението, ни помагат да го развием.“
От основаването си през 90-те години на миналия век, APS е лидер в областта на „макромолекулната кристалография“ в биологичните изследвания. Учените използват тази технология, за да научат повече за инфекциозните заболявания и вирусите, за да положат основите за ваксини и лечения. Сега APS се стреми да разшири успеха си в други области на живота и екологичната наука.
Един от проблемите с това разширение е, че много биологични и екологични учени не са наясно с възможностите на APS да им помогне да развият изследванията си и не са запознати с процеса на генериране на ярки рентгенови лъчи на обект. По същия начин много учени не знаят коя от многото експериментални станции на APS, наречени beamlines, е най-добрият избор за техните експерименти, тъй като всяка станция е оптимизирана за специфична наука и технология.
Михалска каза, че тук е мястото, където eBERlight влиза в действие. Тя го описа като виртуална екосистема, предназначена да свърже учените с правилните технологии по правилния път на APS. Изследователите ще представят предложения на екипа на eBERlight, който ще помогне за съгласуване на експерименталния дизайн с правилния канал за провеждане на предложеното изследване. Тя каза, че разнообразието от възможности на APS означава, че eBERlight може да окаже влияние върху множество области на биологията и екологичната наука.
„Разглеждаме какво изучават изследователите на BER и как можем да допълним това изследване“, каза тя. 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。„Някои от тези изследователи никога не са използвали синхротрон като APS.“Те научават какви инструменти са налични и какви научни въпроси могат да бъдат разгледани в APS, които не могат да бъдат решени другаде.“
„Това е възможност да се изгради нещо ново, което не е съществувало преди в APS. Разширяваме обхвата на биологичните и екологичните изследвания и тъй като това е ново изследване, учените, които ще използват съоръжението, ни помагат да разработим проекта.“ — Каролайн Михалска, Национална лаборатория Аргон
Що се отнася до специфичната наука, която eBERlight ще популяризира, Михалска каза, че тя ще включва всичко - от изследвания на почвата до отглеждане на растения, образуване на облаци и биогорива. Щефан Фогт, заместник-директор на отдела за рентгенови науки на APS, добави водния цикъл към списъка, отбелязвайки, че тази информация е от решаващо значение за по-доброто разбиране на променящите се климатични условия.
„Изучаваме въпроси, свързани с климатичната наука, и трябва да продължим да ги изучаваме“, каза Фогт. 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」.”„Трябва да разберем как да се борим с дълбоките екологични последици от изменението на климата.“
Въпреки че eBERlight официално стартира през октомври, APS ще остане в едногодишна пауза като част от цялостно модернизиране на съоръженията. През това време екипът ще работи за проучване и разработване на система за вземане на биологични и екологични проби, ще разработва бази данни и ще провежда информационни дейности за програмата.
Когато APS заработи отново през 2024 г., възможностите му ще бъдат значително разширени. Екипът на eBERlight ще сключи дългосрочни споразумения с 13 APS канала, представляващи широк спектър от технологии. Учените, работещи чрез eBERlight, също ще имат достъп до ресурсите на Argonne, като например Argonne Computing Facility, където се намират суперкомпютрите и лабораторните суперкомпютри на DOE Office of Science, и Центъра за напреднала характеристика на протеини, където протеините се кристализират и подготвят за анализ.
С развитието на програмата, тя ще използва връзките с други потребителски съоръжения на Службата за наука на Министерството на енергетиката на САЩ, като например Лабораторията за екологични молекулярни науки към Националната лаборатория на Тихоокеанския северозапад и Съвместния институт по геном в Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“.
„Нужно е цяло село, за да се отгледа дете, но е нужно още по-голямо село, за да се реши научен проблем“, каза физикът от Аргон Зоу Финфрок, член на екипа на 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、地球和环境系统的科学探索。 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、地球和环境系统的科学探索。„Харесва ми многостранният характер на eBERlight, тъй като се стреми да създаде интегрирана платформа, която да развива научните изследвания в областта на биологичните, сухоземните и екологичните системи.“Звучи просто, но мащабът и потенциалното въздействие са огромни.
Идеята за eBERlight се е зараждала от години, според Кен Кемнер, старши физик и ръководител на група в Националната лаборатория Аргон. Кемнер е работил в APS в продължение на 27 години, през които е свързвал изследователите на околната среда с ресурсите на институцията. Сега eBERlight ще продължи тази работа в по-голям мащаб, каза той. Той очаква с нетърпение да види какви нови пробиви ще бъдат направени чрез изследвания на парниковите газове, влажните екосистеми и взаимодействията на растенията и микроорганизмите с почвата и седиментите.
Ключът към успеха на eBERlight, според Кемнер, е обучението на синхротронни учени, както и на биологични и екологични учени.
„Трябва да обучите рентгенолозите, за да разбират по-добре проблемите на екологичните науки и да адаптират технологиите, за да решават по-добре проблемите на екологичните изследвания“, каза той. 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出色。„Трябва също така да образовате еколозите за това как източниците на светлина са добри за решаване на тези проблеми.“Това се прави, за да се намалят бариерите за привличането им.
Лоран Шапон, заместник-директор на Лабораторията за фотонни науки и директор на APS, заяви, че новият план означава демократизиране на достъпа до APS и неговите възможности.
„Този план изпраща важно послание, че APS е критичен ресурс за нацията, способен да разработва програми, които помагат за решаването на належащи проблеми, в този случай екологични и биологични проблеми“, каза Чапон. 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解决方案。.” 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解决方案。.”„eBERlight ще предостави цялостно решение за учените, които се стремят да решават проблеми от практическо значение в областта на науките за живота.“
„Надявам се, че независимо от големите предизвикателства, пред които са изправени учените, APS може да им помогне“, каза тя. 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。”„Тези проблеми засягат всички нас.“
Изчислителният център „Аргон“ за лидерство предоставя на научната и инженерната общност суперкомпютърни възможности за постигане на напредък в фундаменталните открития и разбиране в широк спектър от дисциплини. Подкрепен от програмата за напреднали научни изчислителни изследвания (ASCR) на Министерството на енергетиката на САЩ (DOE), ALCF е един от двата водещи изчислителни центъра на DOE, посветени на отворената наука.
Усъвършенстваният фотонен източник (APS) на Службата за наука на Министерството на енергетиката на САЩ в Националната лаборатория Аргон е един от най-продуктивните рентгенови източници в света. APS предоставя рентгенови лъчи с висока яркост на разнообразна група изследователи в областта на материалознанието, химията, физиката на кондензираната материя, науките за живота и околната среда, както и приложните изследвания. Тези рентгенови лъчи са идеални за изучаване на материали и биологични структури; разпределение на елементи; химични, магнитни и електронни състояния; както и редица технологично важни инженерни системи, от батерии до инжекционни дюзи, които са фундаментални за икономическото, технологичното и икономическото развитие на нашата нация. и основата на материалното благосъстояние. Всяка година повече от 5000 изследователи използват APS, за да създадат повече от 2000 публикации, описващи важни открития и решаващи по-важни биологични протеинови структури от всеки друг потребител на рентгенови изследователски съоръжения. Иновативните технологии на учените и инженерите от APS са в основата на разработването на ускорители и източници на светлина. Те включват входни устройства, които произвеждат изключително ярките рентгенови лъчи, ценени от изследователите, лещи, които фокусират рентгеновите лъчи до няколко нанометра, инструменти, които максимизират взаимодействието на рентгеновите лъчи с изследваната проба, и устройства, които събират и асемблират рентгенов софтуер. Управлявайте големи обеми данни от APS изследвания.
Това изследване използва ресурси от Advanced Photon Source, потребителско съоръжение на Службата за наука на Министерството на енергетиката на САЩ, управлявано от Националната лаборатория Аргон към Службата за наука на Министерството на енергетиката на САЩ по договор № DE-AC02-06CH11357.
Националната лаборатория Аргон е ангажирана с решаването на належащи национални научно-технологични проблеми. Националната лаборатория Аргон, първата национална лаборатория в Съединените щати, провежда авангардни фундаментални и приложни научни изследвания в почти всяка научна дисциплина. Изследователите от Националната лаборатория Аргон работят в тясно сътрудничество с изследователи от стотици компании, университети и федерални, щатски и общински агенции, за да им помогнат да решат специфични проблеми, да подобрят научното лидерство на САЩ и да изградят по-добро бъдеще за нацията. Аргон има служители от над 60 националности и се управлява от Argonne LLC в Чикаго, част от Службата за наука на Министерството на енергетиката на САЩ.
Службата за наука към Министерството на енергетиката на САЩ е най-големият спонсор на изследвания в областта на физическите науки в Съединените щати и работи за справяне с някои от най-належащите предизвикателства на нашето време. За повече информация посетете https://energygy.gov/science.
Време на публикуване: 06 ноември 2023 г.