De aarde is een complex ecosysteem en onze plaats daarin hangt van veel verschillende factoren af. Van de gezondheid van de bodem tot de luchtkwaliteit en het gedrag van planten en micro-organismen: het begrijpen van onze natuurlijke wereld en haar andere bewoners is van cruciaal belang voor ons eigen voortbestaan. Naarmate het klimaat blijft veranderen, zal het bestuderen van het milieu en zijn diverse levensvormen alleen maar belangrijker worden.
In oktober 2023 zal de Advanced Photon Source (APS), een gebruikersfaciliteit binnen het Office of Science van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE), officieel een nieuw programma lanceren om de biologische en ecologische onderzoeks- en analysemogelijkheden uit te breiden. 's werelds toonaangevende laboratoria. Röntgenveld. Een bedrijf met de naam eBERlight heeft onlangs goedkeuring gekregen van het Biological and Environmental Research (BER)-programma van het Amerikaanse ministerie van Energie. Het doel is om onderzoekers die experimenten uitvoeren op de BER-missie te verbinden met de toonaangevende röntgenwetenschappelijke bronnen van APS. Door de toegang tot de diverse mogelijkheden van APS uit te breiden hopen eBERlight-denkers nieuwe wetenschappelijke methoden te ontdekken en nieuwe interdisciplinaire teams van onderzoekers aan te trekken om nieuwe perspectieven op de wereld waarin we leven te verkennen.
"Dit is een kans om iets nieuws te creëren dat nog niet eerder in APS bestond", zegt eiwitkristalloge Caroline Michalska van het Argonne National Laboratory, die leiding geeft aan het werk aan 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" 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”“We breiden de toegang uit om meer biologisch en milieuonderzoek mogelijk te maken, en omdat het programma zo nieuw is, helpen de wetenschappers die de faciliteit zullen gebruiken ons bij de ontwikkeling ervan.”
Sinds de oprichting in de jaren negentig is APS toonaangevend op het gebied van ‘macromoleculaire kristallografie’ in biologisch onderzoek. Wetenschappers gebruiken deze technologie om meer te leren over infectieziekten en virussen en zo de basis te leggen voor vaccins en behandelingen. APS streeft er nu naar om zijn succes uit te breiden naar andere gebieden van de levens- en milieuwetenschappen.
Een probleem met deze uitbreiding is dat veel biologische en milieuwetenschappers zich niet bewust zijn van de mogelijkheden van de APS om hen te helpen hun onderzoek vooruit te helpen en niet bekend zijn met het proces van het produceren van heldere röntgenstralen van een object. Op dezelfde manier weten veel wetenschappers niet welke van de vele APS-experimentele stations, bundellijnen genoemd, de beste keuze is voor hun experimenten, aangezien elk station is geoptimaliseerd voor een specifieke wetenschap en technologie.
Michalska zei dat dit is waar eBERlight in het spel komt. Ze beschreef het als een virtueel ecosysteem dat is ontworpen om wetenschappers met de juiste technologieën op het juiste APS-pad te verbinden. Onderzoekers zullen voorstellen presenteren aan eBERlight-medewerkers die zullen helpen het experimentele ontwerp af te stemmen op het juiste kanaal om het voorgestelde onderzoek uit te voeren. Ze zei dat de diversiteit van de mogelijkheden van APS betekende dat eBERlight een impact kon hebben op meerdere gebieden van de biologie en de milieuwetenschappen.
“We kijken naar wat BER-onderzoekers bestuderen en hoe we dat onderzoek kunnen aanvullen”, zei ze. 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。“Sommige van deze onderzoekers hebben nog nooit een synchrotron zoals APS gebruikt.Ze leren welke tools er beschikbaar zijn en welke wetenschappelijke vragen bij APS kunnen worden aangepakt die elders niet kunnen worden gedaan. ”
“Dit is een kans om iets nieuws te bouwen dat nog niet eerder bij APS bestond. We breiden de reikwijdte van biologisch en milieuonderzoek uit, en omdat dit nieuw onderzoek is, helpen de wetenschappers die de faciliteit zullen gebruiken ons bij de ontwikkeling van het project. — Caroline Michalska, Nationaal Laboratorium Argonne
Wat betreft de specifieke wetenschap die eBERlight zal promoten, zei Michalska dat deze alles zal omvatten, van bodemonderzoek tot het kweken van planten, wolkenvorming en biobrandstoffen. Stefan Vogt, adjunct-directeur van de APS X-ray Science Division, voegde de watercyclus aan de lijst toe en merkte op dat deze informatie van cruciaal belang is voor een beter begrip van de veranderende klimaatomstandigheden.
“We bestuderen vragen die verband houden met de klimaatwetenschap, en we moeten ze blijven bestuderen”, zei 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。”“We moeten begrijpen hoe we de diepgaande ecologische gevolgen van klimaatverandering kunnen bestrijden.”
Terwijl eBERlight officieel werd gelanceerd in oktober, zal APS een jaar lang stil blijven staan als onderdeel van een uitgebreide upgrade van de faciliteiten. Gedurende deze tijd zal het team werken aan het onderzoeken en ontwikkelen van een biologisch en milieubemonsteringssysteem, het ontwikkelen van databases en het uitvoeren van outreach voor het programma.
Als APS in 2024 weer online komt, worden de mogelijkheden aanzienlijk uitgebreid. Het eBERlight-team zal langetermijnovereenkomsten aangaan met 13 APS-kanalen die een breed scala aan technologieën vertegenwoordigen. Wetenschappers die via eBERlight werken, zullen ook toegang hebben tot Argonne-bronnen, zoals de Argonne Computing Facility, waar de DOE Office of Science Office of Science-supercomputers en laboratoriumsupercomputers zijn gevestigd, en het Centre for Advanced Protein Characterization, waar eiwitten worden gekristalliseerd en voorbereid voor gebruik. analyse.
Naarmate het programma zich ontwikkelt, zal het gebruik maken van verbindingen met andere gebruikersfaciliteiten van het DOE Office of Science, zoals het Environmental Molecular Sciences Laboratory van het Pacific Northwest National Laboratory en het Joint Genome Institute van het Lawrence Berkeley National Laboratory.
“Er is een dorp nodig om een kind groot te brengen, maar er is een nog groter dorp nodig om een wetenschappelijk probleem op te lossen”, zegt natuurkundige Zou Finfrock uit Argonne, lid van het eBERlight-team. 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。 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。“Ik hou van de veelzijdige aard van eBERlight, omdat het ernaar streeft een geïntegreerd platform te creëren dat wetenschappelijk onderzoek naar biologische, terrestrische en ecologische systemen bevordert.Het klinkt eenvoudig, maar de omvang en de potentiële impact zijn enorm. ”
Het idee voor eBERlight is al jaren in de maak, volgens Ken Kemner, senior natuurkundige en groepsleider bij het Argonne National Laboratory. Kemner werkte 27 jaar bij APS, waarvan hij een groot deel besteedde aan het verbinden van milieuonderzoekers met de middelen van het instituut. Nu zal eBERlight dit werk op grotere schaal voortzetten, zei hij. Hij kijkt ernaar uit om te zien welke nieuwe doorbraken zullen worden bereikt door onderzoek naar broeikasgassen, wetland-ecosystemen en de interacties van planten en micro-organismen met bodem en sediment.
De sleutel tot het succes van eBERlight is volgens Kemner de opleiding van synchrotronwetenschappers, maar ook van biologische en milieuwetenschappers.
“Je moet radiologen opleiden om problemen op het gebied van de milieuwetenschappen beter te begrijpen en de technologie aan te passen om problemen op het gebied van milieuonderzoek beter op te lossen”, zei hij. 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。“Je moet milieuwetenschappers ook leren hoe goed lichtbronnen deze problemen kunnen oplossen.Dit wordt gedaan om de belemmeringen voor het aantrekken van hen te verminderen. ”
Laurent Chapon, adjunct-directeur van het Photon Science Laboratory en directeur van APS, zei dat het nieuwe plan de toegang tot APS en de mogelijkheden ervan democratiseert.
“Dit plan zendt een belangrijke boodschap uit dat APS een cruciale hulpbron is voor de natie, in staat om programma’s te ontwikkelen die dringende problemen helpen oplossen, in dit geval ecologische en biologische problemen”, zei 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 zal een alomvattende oplossing bieden voor wetenschappers die levenswetenschappelijke problemen van praktische relevantie willen oplossen.”
“Ik hoop dat, ongeacht met welke grote uitdagingen wetenschappers worden geconfronteerd, APS hen kan helpen”, zei ze. 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。”“Deze problemen raken ons allemaal.”
De Argonne Leadership Computing Facility biedt de wetenschappelijke en technische gemeenschap supercomputermogelijkheden om fundamentele ontdekkingen en inzichten in een breed scala aan disciplines te bevorderen. Ondersteund door het Advanced Scientific Computing Research (ASCR)-programma van het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) is ALCF een van de twee toonaangevende DOE-computercentra die zich toeleggen op open wetenschap.
De Advanced Photon Source (APS) van het Amerikaanse Department of Energy Office of Science in het Argonne National Laboratory is een van de meest productieve röntgenbronnen ter wereld. APS levert röntgenfoto's met hoge helderheid aan een diverse groep onderzoekers op het gebied van materiaalkunde, scheikunde, fysica van de gecondenseerde materie, levens- en milieuwetenschappen en toegepast onderzoek. Deze röntgenfoto's zijn ideaal voor het bestuderen van materialen en biologische structuren; verdeling van elementen; chemische, magnetische en elektronische toestanden; evenals een reeks technologisch belangrijke technische systemen, van batterijen tot injectiesproeiers, die van fundamenteel belang zijn voor de economische, technologische en economische ontwikkeling van ons land. en De basis van materieel welzijn. Elk jaar gebruiken meer dan 5.000 onderzoekers APS om meer dan 2.000 publicaties te produceren, waarin belangrijke ontdekkingen worden beschreven en belangrijkere biologische eiwitstructuren worden opgelost dan welke andere gebruiker van röntgenonderzoeksfaciliteiten dan ook. De innovatieve technologieën van APS-wetenschappers en ingenieurs liggen ten grondslag aan de ontwikkeling van versnellers en lichtbronnen. Deze omvatten invoerapparaten die de extreem heldere röntgenstralen produceren die door onderzoekers worden gewaardeerd, lenzen die röntgenstralen tot op enkele nanometers focusseren, instrumenten die de interactie van röntgenstralen met het onderzochte monster maximaliseren, en apparaten die X verzamelen en assembleren. -ray-software. Beheer grote hoeveelheden gegevens uit APS-onderzoeken.
Bij dit onderzoek werd gebruik gemaakt van bronnen van de Advanced Photon Source, een gebruikersfaciliteit van het DOE Office of Science, beheerd door het Argonne National Laboratory van het DOE Office of Science onder contractnummer DE-AC02-06CH11357.
Argonne National Laboratory zet zich in voor het oplossen van dringende nationale wetenschappelijke en technologische problemen. Argonne National Laboratory, het eerste nationale laboratorium in de Verenigde Staten, voert baanbrekend fundamenteel en toegepast wetenschappelijk onderzoek uit in vrijwel elke wetenschappelijke discipline. Onderzoekers van het Argonne National Laboratory werken nauw samen met onderzoekers van honderden bedrijven, universiteiten en federale, staats- en gemeentelijke instanties om hen te helpen specifieke problemen op te lossen, het Amerikaanse wetenschappelijke leiderschap te bevorderen en een betere toekomst voor de natie op te bouwen. Argonne heeft medewerkers van meer dan 60 nationaliteiten en wordt beheerd door Argonne LLC in Chicago, onderdeel van het Office of Science van het Amerikaanse ministerie van Energie.
Het Office of Science van het Amerikaanse ministerie van Energie is de grootste financier van natuurwetenschappelijk onderzoek in de Verenigde Staten en werkt aan het aanpakken van enkele van de meest urgente uitdagingen van onze tijd. Ga voor meer informatie naar https://energygy.gov/science.
Posttijd: 06-nov-2023