Země je složitý ekosystém a naše místo v něm závisí na mnoha různých faktorech. Od zdraví půdy přes kvalitu ovzduší až po chování rostlin a mikroorganismů je pochopení našeho přírodního světa a jeho ostatních obyvatel zásadní pro naše vlastní přežití. Vzhledem k tomu, že se klima neustále mění, studium životního prostředí a jeho rozmanitých forem života bude stále důležitější.
V říjnu 2023 oficiálně zahájí Advanced Photon Source (APS), uživatelské zařízení v rámci Úřadu pro vědu v Argonne National Laboratory amerického ministerstva energetiky (DOE), nový program na rozšíření možností biologického a environmentálního výzkumu a analýzy v předních světových laboratořích. Oblast rentgenového záření. Společnost s názvem eBERlight nedávno získala schválení od programu Biological and Environmental Research (BER) amerického ministerstva energetiky. Cílem je propojit výzkumníky provádějící experimenty v rámci mise BER s předními světovými zdroji rentgenové vědy APS. Rozšířením přístupu k rozmanitým možnostem APS doufají myslitelé eBERlight, že objeví nové vědecké metody a přilákají nové interdisciplinární týmy výzkumníků, kteří prozkoumají nové perspektivy na svět, ve kterém žijeme.
„Toto je příležitost vytvořit něco nového, co v APS dosud neexistovalo,“ řekla Caroline Michalská, krystalizátorka proteinů z Argonne National Laboratory, která vede práci 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”„Rozšiřujeme přístup, abychom umožnili více biologického a environmentálního výzkumu, a protože je program tak nový, vědci, kteří budou zařízení využívat, nám pomáhají s jeho rozvojem.“
Od svého založení v 90. letech 20. století je APS lídrem v oblasti „makromolekulární krystalografie“ v biologickém výzkumu. Vědci využívají tuto technologii k tomu, aby se dozvěděli více o infekčních onemocněních a virech, a položili tak základy pro vakcíny a léčebné metody. APS si nyní klade za cíl rozšířit svůj úspěch i do dalších oblastí biologických a environmentálních věd.
Jedním z problémů s tímto rozšířením je, že mnoho biologických a environmentálních vědců si není vědomo schopností APS pomoci jim v jejich výzkumu a není obeznámeno s procesem produkce jasného rentgenového záření objektu. Stejně tak mnoho vědců neví, která z mnoha experimentálních stanic APS, nazývaných beamlines, je pro jejich experimenty nejlepší volbou, protože každá stanice je optimalizována pro specifickou vědu a technologii.
Michalska uvedla, že právě zde přichází na řadu eBERlight. Popsala jej jako virtuální ekosystém navržený tak, aby propojil vědce se správnými technologiemi na správné cestě APS. Výzkumníci předloží návrhy zaměstnancům eBERlight, kteří pomohou sladit experimentální design se správným kanálem pro provedení navrhované studie. Řekla, že rozmanitost možností APS znamená, že eBERlight by mohl mít dopad na řadu oblastí biologie a environmentálních věd.
„Zkoumáme, co vědci z BER studují a jak můžeme tento výzkum doplnit,“ řekla. 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。„Někteří z těchto výzkumníků nikdy nepoužili synchrotron, jako je APS.“Učí se, jaké nástroje jsou k dispozici a jaké vědecké otázky lze řešit v APS, které nelze řešit jinde.“
„Toto je příležitost vybudovat něco nového, co v APS dosud neexistovalo. Rozšiřujeme rozsah biologického a environmentálního výzkumu a protože se jedná o nový výzkum, vědci, kteří budou zařízení využívat, nám pomáhají s rozvojem projektu.“ — Caroline Michalska, Argonne National Laboratory
Pokud jde o konkrétní vědu, kterou bude eBERlight propagovat, Michalska uvedla, že bude zahrnovat vše od výzkumu půdy přes pěstování rostlin, tvorbu mraků až po biopaliva. Stefan Vogt, zástupce ředitele rentgenové vědecké divize APS, do seznamu přidal i koloběh vody s tím, že tyto informace jsou klíčové pro lepší pochopení měnících se klimatických podmínek.
„Studujeme otázky týkající se klimatologií a musíme je i nadále studovat,“ řekl 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 pochopit, jak bojovat s hlubokými ekologickými důsledky klimatických změn.“
Přestože byl eBERlight oficiálně spuštěn v říjnu, APS bude mít roční pauzu v rámci komplexní modernizace zařízení. Během této doby bude tým pracovat na výzkumu a vývoji systému biologického a environmentálního vzorkování, vývoji databází a informování o programu.
Až se APS v roce 2024 znovu spustí, jeho možnosti se výrazně rozšíří. Tým eBERlight uzavře dlouhodobé dohody s 13 kanály APS zastupujícími širokou škálu technologií. Vědci pracující prostřednictvím eBERlight budou mít také přístup ke zdrojům Argonne, jako je například Argonne Computing Facility, kde se nacházejí superpočítače a laboratorní superpočítače Ministerstva energetiky USA (DOE Office of Science), a Centrum pro pokročilou charakterizaci proteinů (Center for Advanced Protein Characterization), kde se proteiny krystalizují a připravují k analýze.
S rozvojem programu bude využíváno propojení s dalšími uživatelskými zařízeními Úřadu pro vědu Ministerstva energetiky USA, jako je Laboratoř environmentálních molekulárních věd Národní laboratoře Pacifického severozápadu a Společný genomový institut Národní laboratoře Lawrencea Berkeleyho.
„K výchově dítěte je potřeba celá vesnice, ale k vyřešení vědeckého problému je potřeba ještě větší vesnice,“ řekl fyzik z Argonne Zou Finfrock, člen týmu 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、地球碑孻掚怟 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、地球碑孻掚怟„Miluji mnohostrannou povahu platformy eBERlight, která usiluje o vytvoření integrované platformy, jež posouvá vědecký výzkum biologických, terestrických a ekologických systémů.“Zní to jednoduše, ale rozsah a potenciální dopad jsou obrovské.“
Nápad na eBERlight se zrodil už roky, uvedl Ken Kemner, vedoucí fyzik a vedoucí skupiny v Argonne National Laboratory. Kemner pracoval v APS 27 let, z nichž většinu strávil propojováním výzkumníků v oblasti životního prostředí se zdroji instituce. Nyní bude eBERlight v této práci pokračovat ve větším měřítku, řekl. Těší se, jaké nové průlomy budou učiněny prostřednictvím výzkumu skleníkových plynů, mokřadních ekosystémů a interakcí rostlin a mikroorganismů s půdou a sedimenty.
Klíčem k úspěchu eBERlight je podle Kemnera školení synchrotronových vědců, stejně jako biologických a environmentálních vědců.
„Musíte vyškolit radiology, aby lépe rozuměli problémům environmentálních věd a přizpůsobovali technologie k lepšímu řešení problémů environmentálního výzkumu,“ řekl. 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„Také je potřeba vzdělávat environmentální vědce o tom, jak dobré jsou světelné zdroje při řešení těchto problémů.“Děje se to proto, aby se snížily překážky bránící jejich přilákání.“
Laurent Chapon, zástupce ředitele Photon Science Laboratory a ředitel APS, uvedl, že nový plán znamená demokratizaci přístupu k APS a jeho možnostem.
„Tento plán vysílá důležité sdělení, že APS je pro národ klíčovým zdrojem, schopným vyvíjet programy, které pomáhají řešit naléhavé problémy, v tomto případě environmentální a biologické problémy,“ řekl 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 komplexní řešení pro vědce, kteří se snaží řešit problémy biologických věd s praktickým významem.“
„Doufám, že ať už vědci čelí jakýmkoli velkým výzvám, APS jim může pomoci,“ řekla. 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。”„Tyto problémy se týkají nás všech.“
Výpočetní centrum Argonne Leadership poskytuje vědecké a inženýrské komunitě superpočítačové kapacity pro rozvoj základních objevů a poznání v široké škále oborů. ALCF, podporované programem Advanced Scientific Computing Research (ASCR) amerického ministerstva energetiky (DOE), je jedním ze dvou předních výpočetních center DOE zaměřených na otevřenou vědu.
Pokročilý fotonový zdroj (APS) amerického ministerstva energetiky v Národní laboratoři Argonne je jedním z nejproduktivnějších zdrojů rentgenového záření na světě. APS poskytuje vysoce jasné rentgenové záření různorodé skupině výzkumníků v oblasti materiálových věd, chemie, fyziky kondenzovaných látek, biologických a environmentálních věd a aplikovaného výzkumu. Toto rentgenové záření je ideální pro studium materiálů a biologických struktur; distribuce prvků; chemických, magnetických a elektronických stavů; stejně jako řady technologicky důležitých inženýrských systémů, od baterií po vstřikovací trysky, které jsou zásadní pro ekonomický, technologický a ekonomický rozvoj našeho národa. a základ materiální prosperity. Každý rok více než 5 000 výzkumníků využívá APS k vytvoření více než 2 000 publikací, které podrobně popisují důležité objevy a řeší důležitější biologické proteinové struktury než kterýkoli jiný uživatel rentgenových výzkumných zařízení. Inovativní technologie vědců a inženýrů APS jsou základem vývoje urychlovačů a světelných zdrojů. Patří mezi ně vstupní zařízení, která produkují extrémně jasné rentgenové záření, které si vědci cení, čočky, které zaostřují rentgenové záření až na několik nanometrů, přístroje, které maximalizují interakci rentgenového záření se studovaným vzorkem, a zařízení, která shromažďují a sestavují rentgenový software. Spravujte velké objemy dat ze studií APS.
Tento výzkum využil zdroje z Advanced Photon Source, uživatelského zařízení Ministerstva energetiky USA (DOE Office of Science), které spravuje Národní laboratoř Argonne Office of Science při DOE na základě smlouvy č. DE-AC02-06CH11357.
Národní laboratoř Argonne se zavázala řešit naléhavé národní vědecké a technologické problémy. Národní laboratoř Argonne, první národní laboratoř ve Spojených státech, provádí špičkový základní a aplikovaný vědecký výzkum prakticky ve všech vědeckých oborech. Výzkumníci Národní laboratoře Argonne úzce spolupracují s výzkumníky ze stovek společností, univerzit a federálních, státních a obecních agentur, aby jim pomohli řešit konkrétní problémy, rozvíjet vedoucí postavení americké vědy a budovat lepší budoucnost pro národ. Argonne má zaměstnance více než 60 národností a je řízena společností Argonne LLC v Chicagu, která je součástí Úřadu pro vědu Ministerstva energetiky USA.
Úřad pro vědu Ministerstva energetiky USA je největším financovatelem výzkumu ve fyzikálních vědách ve Spojených státech a pracuje na řešení některých z nejnaléhavějších výzev naší doby. Více informací naleznete na adrese https://energygy.gov/science.
Čas zveřejnění: 6. listopadu 2023