De aarde is een complex ecosysteem en onze plaats daarin hangt af van vele verschillende factoren. Van bodemgezondheid tot luchtkwaliteit en het gedrag van planten en micro-organismen: inzicht in onze natuurlijke wereld en haar andere bewoners is cruciaal voor ons eigen voortbestaan. Naarmate het klimaat blijft veranderen, zal het bestuderen van het milieu en de diverse levensvormen daarin alleen maar belangrijker worden.
In oktober 2023 lanceert de Advanced Photon Source (APS), een onderzoeksfaciliteit binnen het Office of Science van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Ministerie van Energie (DOE), officieel een nieuw programma om de mogelijkheden voor biologisch en milieukundig onderzoek en analyse bij 's werelds toonaangevende laboratoria op het gebied van röntgenonderzoek uit te breiden. Het bedrijf 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 in het kader van de BER-missie te verbinden met de toonaangevende röntgenonderzoeksfaciliteiten van APS. Door de toegang tot de diverse mogelijkheden van APS te vergroten, hopen de onderzoekers van eBERlight nieuwe wetenschappelijke methoden te ontdekken en nieuwe interdisciplinaire onderzoeksteams 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 heeft bestaan," aldus Caroline Michalska, eiwitkristalloloog bij het Argonne National Laboratory en leider van het eBERlight-project. 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 een toonaangevende instituut 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 dit succes uit te breiden naar andere gebieden binnen de levenswetenschappen en milieuwetenschappen.
Een probleem met deze uitbreiding is dat veel biologen en milieuwetenschappers zich niet bewust zijn van de mogelijkheden van de APS om hun onderzoek te bevorderen en niet bekend zijn met het proces van het produceren van heldere röntgenstraling van een object. Evenzo weten veel wetenschappers niet welke van de vele experimentele opstellingen van de APS, de zogenaamde beamlines, de beste keuze is voor hun experimenten, aangezien elke opstelling is geoptimaliseerd voor een specifieke wetenschap en technologie.
Michalska zei dat eBERlight hier een rol speelt. Ze beschreef het als een virtueel ecosysteem dat is ontworpen om wetenschappers te verbinden met de juiste technologieën binnen het juiste APS-traject. Onderzoekers zullen voorstellen indienen bij eBERlight-medewerkers, die zullen helpen om het experimentele ontwerp af te stemmen op het juiste kanaal om de voorgestelde studie uit te voeren. Ze zei dat de diversiteit aan mogelijkheden van APS betekende dat eBERlight een impact kon hebben op meerdere gebieden van de biologie en 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 instrumenten beschikbaar zijn en welke wetenschappelijke vragen bij APS beantwoord kunnen worden die elders niet mogelijk zijn.
“Dit is een kans om iets nieuws te bouwen dat nog niet eerder in APS bestond. We breiden het bereik van biologisch en milieuonderzoek uit, en omdat dit nieuw onderzoek is, helpen de wetenschappers die de faciliteit gaan gebruiken ons bij de ontwikkeling van het project.” — Caroline Michalska, Argonne National Laboratory
Wat betreft de specifieke wetenschap die eBERlight zal bevorderen, zei Michalska dat het alles zal omvatten, van bodemonderzoek tot plantenteelt, 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 cruciaal is voor een beter begrip van de veranderende klimaatomstandigheden.
"We bestuderen vraagstukken die verband houden met klimaatwetenschap, en we moeten dat blijven doen," aldus 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 ingrijpende ecologische gevolgen van klimaatverandering kunnen bestrijden.”
Hoewel eBERlight officieel in oktober van start ging, blijft APS een jaar lang inactief vanwege een uitgebreide modernisering van de faciliteiten. Gedurende deze periode zal het team werken aan onderzoek naar en ontwikkeling van een biologisch en milieubemonsteringssysteem, het opzetten van databases en het promoten van het programma.
Wanneer APS in 2024 weer online komt, zullen de mogelijkheden aanzienlijk worden uitgebreid. Het eBERlight-team zal langetermijnovereenkomsten sluiten met 13 APS-kanalen die een breed scala aan technologieën vertegenwoordigen. Wetenschappers die via eBERlight werken, krijgen ook toegang tot de faciliteiten van Argonne, zoals de Argonne Computing Facility, waar de supercomputers en laboratoriumsupercomputers van het DOE Office of Science zijn gevestigd, en het Center for Advanced Protein Characterization, waar eiwitten worden gekristalliseerd en voorbereid voor analyse.
Naarmate het programma zich ontwikkelt, zal het gebruikmaken van de samenwerking 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.
"Het kost een heel dorp om een kind op te voeden, maar het kost een nog groter dorp om een wetenschappelijk probleem op te lossen," aldus Argonne-fysicus Zou Finfrock, 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 ben erg enthousiast over het veelzijdige karakter van eBERlight, dat ernaar streeft een geïntegreerd platform te creëren dat wetenschappelijk onderzoek naar biologische, aardse en ecologische systemen bevordert.Het klinkt eenvoudig, maar de schaal en de potentiële impact zijn enorm.
Het idee voor eBERlight is al jaren in de maak, aldus Ken Kemner, senior natuurkundige en groepsleider bij Argonne National Laboratory. Kemner werkte 27 jaar bij APS, gedurende de hele bestaansperiode van het laboratorium, en bracht een groot deel van die tijd door met het verbinden van milieuonderzoekers met de middelen van de instelling. Nu zal eBERlight dit werk op grotere schaal voortzetten, zei hij. Hij kijkt ernaar uit om te zien welke nieuwe doorbraken er zullen worden bereikt door onderzoek naar broeikasgassen, moerasecosystemen en de interacties van planten en micro-organismen met bodem en sediment.
Volgens Kemner is de sleutel tot het succes van eBERlight de opleiding van synchrotronwetenschappers, maar ook van biologen en milieuwetenschappers.
"Je moet radiologen opleiden om milieuwetenschappelijke problemen beter te begrijpen en technologie aan te passen om milieuonderzoeksproblemen 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 voorlichten over hoe goed lichtbronnen zijn in het oplossen van deze problemen.Dit wordt gedaan om de drempels voor het aantrekken van deze mensen te verlagen.
Laurent Chapon, adjunct-directeur van het Photon Science Laboratory en directeur van APS, zei dat het nieuwe plan betekent dat de toegang tot APS en haar mogelijkheden gedemocratiseerd wordt.
"Dit plan geeft een belangrijke boodschap af: APS is een cruciale hulpbron voor het land, in staat om programma's te ontwikkelen die helpen bij het oplossen van dringende problemen, in dit geval milieu- en biologische problemen," aldus 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 biedt een totaaloplossing voor wetenschappers die zich bezighouden met het oplossen van praktische vraagstukken in de levenswetenschappen."
"Ik hoop dat APS wetenschappers kan helpen, ongeacht de grote uitdagingen waar ze voor staan," 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 kwesties raken ons allemaal.”
De Argonne Leadership Computing Facility (ALCF) biedt de wetenschappelijke en technische gemeenschap supercomputermogelijkheden om fundamentele ontdekkingen en inzichten in een breed scala aan disciplines te bevorderen. ALCF wordt ondersteund door het Advanced Scientific Computing Research (ASCR)-programma van het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) en is een van de twee toonaangevende DOE-computercentra die zich richten op open wetenschap.
De Advanced Photon Source (APS) van het Office of Science van het Amerikaanse ministerie van Energie in het Argonne National Laboratory is een van de meest productieve röntgenbronnen ter wereld. APS levert röntgenstraling met een hoge helderheid aan een diverse groep onderzoekers in de materiaalkunde, chemie, vastestoffysica, levens- en milieuwetenschappen en toegepast onderzoek. Deze röntgenstraling is ideaal voor het bestuderen van materialen en biologische structuren; de verdeling van elementen; chemische, magnetische en elektronische toestanden; evenals een reeks technologisch belangrijke technische systemen, van batterijen tot injectiemondstukken, die fundamenteel zijn voor de economische, technologische en maatschappelijke ontwikkeling van ons land en de basis vormen voor het welzijn van de samenleving. 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 ontrafeld dan door welke andere gebruiker van röntgenonderzoeksfaciliteiten dan ook. De innovatieve technologieën van de wetenschappers en ingenieurs van APS liggen ten grondslag aan de ontwikkeling van deeltjesversnellers en lichtbronnen. Dit omvat invoerapparaten die de extreem heldere röntgenstralen produceren die door onderzoekers zo gewaardeerd worden, lenzen die röntgenstralen focussen tot enkele nanometers, instrumenten die de interactie van röntgenstralen met het te onderzoeken monster maximaliseren, en apparaten die röntgensoftware verzamelen en samenstellen. Het beheren van grote hoeveelheden data uit APS-onderzoeken.
Voor dit onderzoek werden middelen gebruikt 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 urgente nationale wetenschappelijke en technologische vraagstukken. Argonne National Laboratory, het eerste nationale laboratorium in de Verenigde Staten, verricht baanbrekend fundamenteel en toegepast wetenschappelijk onderzoek in vrijwel alle wetenschappelijke disciplines. Onderzoekers van 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 wetenschappelijk leiderschap van de VS te bevorderen en een betere toekomst voor het land 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 oplossingen voor enkele van de meest urgente uitdagingen van onze tijd. Ga voor meer informatie naar https://energy.gov/science.
Geplaatst op: 06-11-2023