La Terra és un ecosistema complex, i el nostre lloc en ella depèn de molts factors diferents. Des de la salut del sòl fins a la qualitat de l'aire i el comportament de les plantes i els microorganismes, comprendre el nostre món natural i els seus altres habitants és fonamental per a la nostra pròpia supervivència. A mesura que el clima continua canviant, estudiar el medi ambient i les seves diverses formes de vida només esdevindrà més important.
A l'octubre de 2023, l'Advanced Photon Source (APS), una instal·lació d'usuaris dins de l'Oficina de Ciència del Laboratori Nacional Argonne del Departament d'Energia dels Estats Units (DOE), llançarà oficialment un nou programa per ampliar les capacitats de recerca i anàlisi biològica i ambiental als laboratoris líders mundials en el camp dels raigs X. Una empresa anomenada eBERlight ha rebut recentment l'aprovació del programa de Recerca Biològica i Ambiental (BER) del Departament d'Energia dels Estats Units. L'objectiu és connectar els investigadors que realitzen experiments a la missió BER amb els recursos científics de raigs X líders mundials de l'APS. En ampliar l'accés a les diverses capacitats de l'APS, els pensadors d'eBERlight esperen descobrir nous mètodes científics i atraure nous equips interdisciplinaris d'investigadors per explorar noves perspectives sobre el món en què vivim.
«Aquesta és una oportunitat per crear alguna cosa nova que no ha existit abans a l'APS», va dir Caroline Michalska, cristal·loga de proteïnes del Laboratori Nacional Argonne, que lidera el treball sobre 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”«Estem ampliant l'accés per permetre més recerca biològica i ambiental, i com que el programa és tan nou, els científics que utilitzaran les instal·lacions ens ajuden a desenvolupar-lo.»
Des de la seva fundació a la dècada del 1990, l'APS ha estat líder en el camp de la "cristal·lografia macromolecular" en la recerca biològica. Els científics utilitzen aquesta tecnologia per aprendre més sobre malalties infeccioses i virus per tal d'establir les bases per a vacunes i tractaments. L'APS ara pretén estendre el seu èxit a altres àrees de les ciències de la vida i del medi ambient.
Un problema amb aquesta expansió és que molts científics biològics i ambientals desconeixen les capacitats de l'APS per ajudar-los a avançar en la seva recerca i no estan familiaritzats amb el procés de producció de raigs X brillants d'un objecte. De la mateixa manera, molts científics no saben quina de les moltes estacions experimentals de l'APS, anomenades línies de llum, és la millor opció per als seus experiments, ja que cada estació està optimitzada per a una ciència i tecnologia específiques.
Michalska va dir que aquí és on entra en joc eBERlight. Ho va descriure com un ecosistema virtual dissenyat per connectar els científics amb les tecnologies adequades en el camí correcte de l'APS. Els investigadors presentaran propostes al personal d'eBERlight, que ajudarà a alinear el disseny experimental amb el canal correcte per dur a terme l'estudi proposat. Va dir que la diversitat de les capacitats de l'APS significava que eBERlight podria tenir un impacte en múltiples àrees de la biologia i la ciència ambiental.
«Estem estudiant què estudien els investigadors de la BER i com podem complementar aquesta recerca», va dir. 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。«Alguns d'aquests investigadors no han utilitzat mai un sincrotró com l'APS.Aprenen quines eines hi ha disponibles i quines preguntes científiques es poden abordar a l'APS que no es poden fer en altres llocs.
«Aquesta és una oportunitat per construir alguna cosa nova que no ha existit abans a l'APS. Estem ampliant l'abast de la recerca biològica i ambiental, i com que es tracta d'una recerca nova, els científics que utilitzaran les instal·lacions ens ajuden a desenvolupar el projecte. — Caroline Michalska, Laboratori Nacional d'Argonne
Pel que fa a la ciència específica que promourà eBERlight, Michalska va dir que inclourà tot, des de la investigació del sòl fins al cultiu de plantes, la formació de núvols i els biocombustibles. Stefan Vogt, subdirector de la Divisió de Ciències de Raigs X de l'APS, va afegir el cicle de l'aigua a la llista, assenyalant que aquesta informació és fonamental per comprendre millor les condicions climàtiques canviants.
«Estem estudiant qüestions relacionades amb la ciència del clima i hem de continuar estudiant-les», va dir 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。”«Hem d'entendre com combatre les profundes conseqüències ecològiques del canvi climàtic.»
Tot i que eBERlight es va llançar oficialment a l'octubre, APS romandrà en una pausa d'un any com a part d'una millora integral de les instal·lacions. Durant aquest temps, l'equip treballarà per investigar i desenvolupar un sistema de mostreig biològic i ambiental, desenvolupar bases de dades i dur a terme accions de divulgació per al programa.
Quan l'APS torni a estar en funcionament el 2024, les seves capacitats s'ampliaran significativament. L'equip d'eBERlight signarà acords a llarg termini amb 13 canals d'APS que representen una àmplia gamma de tecnologies. Els científics que treballin a través d'eBERlight també tindran accés als recursos d'Argonne, com ara les instal·lacions informàtiques d'Argonne, on es troben els superordinadors de l'Oficina de Ciència del DOE i els superordinadors de laboratori, i el Centre per a la Caracterització Avançada de Proteïnes, on les proteïnes es cristal·litzen i es preparen per a l'anàlisi.
A mesura que el programa evolucioni, aprofitarà les connexions amb altres instal·lacions d'usuaris de l'Oficina de Ciències del DOE, com ara el Laboratori de Ciències Moleculars Ambientals del Laboratori Nacional del Pacífic Nord-oest i el Joint Genome Institute del Laboratori Nacional Lawrence Berkeley.
«Cal tot un poble per criar un infant, però cal un poble encara més gran per resoldre un problema científic», va dir el físic d'Argonne Zou Finfrock, membre de l'equip d'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、地球和环地球和环建立一个综合平台，促进跨生物、地球和环地球和环地球和环地球和环地球和环境和环境禴性 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、地球和环地球和环建立一个综合平台，促进跨生物、地球和环地球和环地球和环地球和环地球和环境和环境禴性«M'encanta la naturalesa polifacètica d'eBERlight, ja que s'esforça per crear una plataforma integrada que faci avançar la recerca científica en sistemes biològics, terrestres i ecològics.»Sembla senzill, però l'escala i l'impacte potencial són enormes.
La idea d'eBERlight s'ha portat anys gestant, segons Ken Kemner, físic sènior i cap de grup al Laboratori Nacional Argonne. Kemner va treballar a l'APS durant els 27 anys del laboratori, gran part dels quals va passar connectant investigadors ambientals amb els recursos de la institució. Ara eBERlight continuarà aquesta tasca a major escala, va dir. Espera amb interès veure quins nous avenços es faran a través de la investigació sobre gasos d'efecte hivernacle, ecosistemes d'aiguamolls i les interaccions de plantes i microorganismes amb el sòl i els sediments.
La clau de l'èxit d'eBERlight, segons Kemner, és la formació de científics de sincrotró, així com de científics biològics i ambientals.
«Cal formar radiòlegs per comprendre millor els problemes de la ciència ambiental i adaptar la tecnologia per resoldre millor els problemes de recerca ambiental», va dir. 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。"També cal educar els científics ambientals sobre com de bones són les fonts de llum per resoldre aquests problemes."Això es fa per tal de reduir les barreres per atreure'ls."
Laurent Chapon, subdirector del Laboratori de Ciències Fotogràfiques i director de l'APS, va dir que el nou pla significa democratitzar l'accés a l'APS i les seves capacitats.
«Aquest pla envia un missatge important que l'APS és un recurs crític per a la nació, capaç de desenvolupar programes que ajudin a resoldre problemes urgents, en aquest cas problemes ambientals i biològics», va dir 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斂棆到端觹” 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斂棆到端觹”«eBERlight proporcionarà una solució integral per als científics que busquen resoldre problemes de ciències de la vida de rellevància pràctica.»
«Espero que, independentment dels grans reptes als quals s'enfrontin els científics, l'APS els pugui ajudar», va dir. 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。”"Aquests problemes ens afecten a tots."
El Centre de Computació de Lideratge d'Argonne proporciona a la comunitat científica i d'enginyeria capacitats de supercomputació per avançar en el descobriment i la comprensió fonamentals en una àmplia gamma de disciplines. Amb el suport del programa Advanced Scientific Computing Research (ASCR) del Departament d'Energia dels Estats Units (DOE), l'ALCF és un dels dos centres de computació líders del DOE dedicats a la ciència oberta.
La Font Avançada de Fotons (APS) de l'Oficina de Ciència del Departament d'Energia dels EUA al Laboratori Nacional Argonne és una de les fonts de raigs X més productives del món. L'APS proporciona raigs X d'alta brillantor a un grup divers d'investigadors en ciència de materials, química, física de la matèria condensada, ciències de la vida i ambientals, i recerca aplicada. Aquests raigs X són ideals per estudiar materials i estructures biològiques; distribució d'elements; estats químics, magnètics i electrònics; així com una gamma de sistemes d'enginyeria tecnològicament importants, des de bateries fins a broquets d'injecció, que són fonamentals per al desenvolupament econòmic, tecnològic i econòmic de la nostra nació. i la base del benestar material. Cada any, més de 5.000 investigadors utilitzen l'APS per produir més de 2.000 publicacions, detallant descobriments importants i resolent estructures de proteïnes biològiques més importants que qualsevol altre usuari d'instal·lacions de recerca de raigs X. Les tecnologies innovadores dels científics i enginyers de l'APS són la base del desenvolupament d'acceleradors i fonts de llum. Aquests inclouen dispositius d'entrada que produeixen els raigs X extremadament brillants que tant valoren els investigadors, lents que enfoquen els raigs X fins a uns pocs nanòmetres, instruments que maximitzen la interacció dels raigs X amb la mostra en estudi i dispositius que recopilen i munten programari de raigs X. Gestionar grans volums de dades d'estudis APS.
Aquesta investigació va utilitzar recursos d'Advanced Photon Source, una instal·lació d'usuaris de l'Oficina de Ciència del DOE gestionada pel Laboratori Nacional Argonne de l'Oficina de Ciència del DOE sota el contracte núm. DE-AC02-06CH11357.
El Laboratori Nacional Argonne es compromet a resoldre problemes nacionals urgents de ciència i tecnologia. El Laboratori Nacional Argonne, el primer laboratori nacional dels Estats Units, duu a terme investigació científica bàsica i aplicada d'avantguarda en pràcticament totes les disciplines científiques. Els investigadors del Laboratori Nacional Argonne treballen estretament amb investigadors de centenars d'empreses, universitats i agències federals, estatals i municipals per ajudar-los a resoldre problemes específics, fer avançar el lideratge científic dels EUA i construir un futur millor per a la nació. Argonne té empleats de més de 60 nacionalitats i està gestionat per Argonne LLC a Chicago, que forma part de l'Oficina de Ciència del Departament d'Energia dels EUA.
L'Oficina de Ciència del Departament d'Energia dels Estats Units és el principal finançador de la recerca en ciències físiques als Estats Units i treballa per abordar alguns dels reptes més urgents del nostre temps. Per a més informació, visiteu https://energygy.gov/science.
Data de publicació: 06 de novembre de 2023