La Tierra es un ecosistema complejo, y nuestro lugar en ella depende de muchos factores diferentes. Desde la salud del suelo hasta la calidad del aire y el comportamiento de las plantas y los microorganismos, comprender nuestro mundo natural y sus otros habitantes es fundamental para nuestra propia supervivencia. A medida que el clima continúe cambiando, estudiar el medio ambiente y sus diversas formas de vida solo se volverá más importante.
En octubre de 2023, la fuente avanzada de fotones (APS), una instalación de usuario dentro de la Oficina de Ciencias del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE), lanzará oficialmente un nuevo programa para expandir las capacidades de investigación y análisis biológicos y ambientales en el Laboratorios principales del mundo. Campo de rayos X. Una compañía llamada EberLight recibió recientemente la aprobación del programa del Departamento de Investigación Biológica y Ambiental (BER) del Departamento de Energía de los Estados Unidos. El objetivo es conectar a los investigadores que realizan experimentos en la misión BER con los recursos científicos de rayos X líderes mundiales de APS. Al expandir el acceso a las diversas capacidades de APS, los pensadores de EberLight esperan descubrir nuevos métodos científicos y atraer nuevos equipos interdisciplinarios de investigadores para explorar nuevas perspectivas sobre el mundo en el que vivimos.
"Esta es una oportunidad para crear algo nuevo que no haya existido en APS antes", dijo la cristalogista de proteínas de Laboratorio Nacional de Argonne, Caroline Michalska, quien lidera el trabajo en 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。 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 并且由于该计划是如此新 因""Estamos ampliando el acceso para permitir una investigación más biológica y ambiental, y debido a que el programa es tan nuevo, los científicos que usarán la instalación nos ayudan a desarrollarlo".
Desde su fundación en la década de 1990, APS ha sido un líder en el campo de la "cristalografía macromolecular" en la investigación biológica. Los científicos están utilizando esta tecnología para aprender más sobre enfermedades y virus infecciosos para sentar las bases para vacunas y tratamientos. APS ahora tiene como objetivo extender su éxito a otras áreas de la vida y la ciencia ambiental.
Un problema con esta expansión es que muchos científicos biológicos y ambientales desconocen las capacidades de los AP para ayudarlos a avanzar en su investigación y no están familiarizados con el proceso de producir radiografías brillantes de un objeto. Del mismo modo, muchos científicos no saben cuál de las muchas estaciones experimentales de APS, llamadas líneas de haz, es la mejor opción para sus experimentos, ya que cada estación está optimizada para una ciencia y tecnología específicas.
Michalska dijo que aquí es donde EberLight entra en juego. Lo describió como un ecosistema virtual diseñado para conectar a los científicos con las tecnologías correctas en la ruta APS correcta. Los investigadores presentarán propuestas al personal de EberLight que ayudarán a alinear el diseño experimental con el canal correcto para realizar el estudio propuesto. Ella dijo que la diversidad de las capacidades de APS significaba que EberLight podría tener un impacto en múltiples áreas de biología y ciencias ambientales.
"Estamos mirando lo que los investigadores de BER están estudiando y cómo podemos complementar esa investigación", dijo. 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。“Algunos de estos investigadores nunca han usado un sincrotrón como APS.Aprenden qué herramientas están disponibles y qué preguntas científicas se pueden abordar en APS que no se pueden hacer en otro lugar. "
“Esta es una oportunidad para construir algo nuevo que no haya existido en APS antes. Estamos ampliando el alcance de la investigación biológica y ambiental, y debido a que esta es una nueva investigación, los científicos que usarán la instalación nos están ayudando a desarrollar el proyecto. - Caroline Michalska, Laboratorio Nacional de Argonne
En cuanto a la ciencia específica que promoverá EberLight, Michalska dijo que incluirá todo, desde la investigación del suelo hasta las plantas en crecimiento, la formación de nubes y los biocombustibles. Stefan Vogt, subdirector de la División de Ciencias de Rayos X de APS, agregó el ciclo del agua a la lista, señalando que esta información es fundamental para comprender mejor las condiciones climáticas cambiantes.
"Estamos estudiando preguntas relacionadas con la ciencia del clima, y necesitamos seguir estudiando", dijo 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。""Necesitamos entender cómo combatir las profundas consecuencias ecológicas del cambio climático".
Mientras EberLight se lanzó oficialmente en octubre, APS permanecerá en un paréntesis de un año como parte de una actualización integral de la instalación. Durante este tiempo, el equipo trabajará para investigar y desarrollar un sistema de muestreo biológico y ambiental, desarrollar bases de datos y realizar divulgaciones para el programa.
Cuando APS vuelva a conectarse en 2024, sus capacidades se ampliarán significativamente. El equipo de EberLight celebrará acuerdos a largo plazo con 13 canales APS que representan una amplia gama de tecnologías. Los científicos que trabajan a través de EberLight también tendrán acceso a los recursos de Argonne, como el Centro de Computación de Argonne, donde se encuentran la Oficina de Ciencias de las Supercomputadoras de Ciencias y las supercomputadoras de laboratorio, y el Centro de Caracterización de Proteínas Avanzadas, donde se cristalizan y preparan y preparan para análisis.
A medida que el programa evoluciona, aprovechará las conexiones con otras instalaciones de usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE, como el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y el Laboratorio Nacional de Ciencias Moleculares del Laboratorio Conjunto del Laboratorio Nacional de Lawrence Berkeley.
"Se necesita una aldea para criar a un niño, pero se necesita una aldea aún más grande para resolver un problema científico", dijo el físico de Argonne Zou Finfrock, miembro del equipo de 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。“Me encanta la naturaleza multifacética de EberLight a medida que se esfuerza por crear una plataforma integrada que avance la investigación científica de los sistemas biológicos, terrestres y ecológicos.Suena simple, pero la escala y el impacto potencial son enormes. "
La idea para EberLight ha sido años en proceso, según Ken Kemner, físico senior y líder de grupo en el Laboratorio Nacional de Argonne. Kemner trabajó en APS para los 27 años del laboratorio, gran parte de los cuales pasó conectando a los investigadores ambientales con los recursos de la institución. Ahora EberLight continuará este trabajo a mayor escala, dijo. Espere ver qué nuevos avances se realizarán a través de investigaciones sobre gases de efecto invernadero, ecosistemas de humedales y las interacciones de plantas y microorganismos con el suelo y los sedimentos.
La clave del éxito de EberLight, según Kemner, es la capacitación de los científicos sincrotronos, así como los científicos biológicos y ambientales.
"Debe capacitar a los radiólogos para comprender mejor los problemas de ciencias ambientales y adaptar la tecnología para resolver mejor los problemas de investigación ambiental", dijo. 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。“También debe educar a los científicos ambientales sobre cuán buenas fuentes de luz son para resolver estos problemas.Esto se hace para reducir las barreras para atraerlas. "
Laurent Chapon, subdirector del Laboratorio de Ciencias de Photon y Director de APS, dijo que el nuevo plan significa democratizar el acceso a APS y sus capacidades.
"Este plan envía un mensaje importante de que APS es un recurso crítico para la nación, capaz de desarrollar programas que ayuden a resolver problemas apremiantes, en este caso problemas ambientales y biológicos", dijo 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 proporcionará una solución integral para los científicos que buscan resolver problemas de ciencias de la vida de relevancia práctica".
"Espero que no importa qué grandes desafíos enfrenten los científicos, APS pueda ayudarlos", dijo. 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。""Estos problemas nos afectan a todos".
La Instalación de Computación de Liderazgo de Argonne proporciona a la comunidad científica e de ingeniería capacidades de supercomputación para avanzar en el descubrimiento y comprensión fundamentales en una amplia gama de disciplinas. Con el apoyo del programa de investigación de computación científica (ASCR) del Departamento de Energía de EE. UU. (ASCR), ALCF es uno de los dos principales centros informáticos del DOE dedicados a la ciencia abierta.
La fuente avanzada de fotones de la Oficina de Energía de la Ciencia de los Estados Unidos en el Laboratorio Nacional de Argonne es una de las fuentes de rayos X más productivas del mundo. APS proporciona radiografías de alto brillo a un grupo diverso de investigadores en ciencia de materiales, química, física de materia condensada, ciencias de la vida y ambientales, y la investigación aplicada. Estas radiografías son ideales para estudiar materiales y estructuras biológicas; distribución de elementos; estados químicos, magnéticos y electrónicos; Además de una variedad de sistemas de ingeniería tecnológicamente importantes, desde baterías hasta boquillas de inyección, que son fundamentales para el desarrollo económico, tecnológico y económico de nuestra nación. y la base del bienestar material. Cada año, más de 5,000 investigadores usan AP para producir más de 2,000 publicaciones, detallando descubrimientos importantes y resolviendo estructuras de proteínas biológicas más importantes que cualquier otro usuario de las instalaciones de investigación de rayos X. Las tecnologías innovadoras de los científicos e ingenieros de APS subyacen al desarrollo de aceleradores y fuentes de luz. Estos incluyen dispositivos de entrada que producen las radiografías extremadamente brillantes apreciadas por los investigadores, lentes que enfocan las radiografías en unos pocos nanómetros, instrumentos que maximizan la interacción de los rayos X con la muestra en estudio y dispositivos que recolectan y ensamblan X -Sicte software. Gestionar grandes volúmenes de datos de los estudios de APS.
Esta investigación utilizó recursos de la fuente avanzada de fotones, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE administrada por el Laboratorio Nacional de Argonne de la Oficina de Ciencias del DOE bajo el contrato No. DE-AC02-06CH11357.
El Laboratorio Nacional de Argonne se compromete a resolver problemas nacionales de ciencia y tecnología nacionales. El Laboratorio Nacional de Argonne, el primer Laboratorio Nacional de los Estados Unidos, realiza una investigación científica básica y aplicada de vanguardia en prácticamente todas las disciplinas científicas. Los investigadores de Laboratorio Nacional de Argonne trabajan en estrecha colaboración con investigadores de cientos de empresas, universidades y agencias federales, estatales y municipales para ayudarlos a resolver problemas específicos, avanzar en el liderazgo científico de los Estados Unidos y construir un futuro mejor para la nación. Argonne tiene empleados de más de 60 nacionalidades y es administrado por Argonne LLC en Chicago, parte de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de los Estados Unidos.
La Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de los Estados Unidos es el mayor financiador de la investigación de ciencias físicas en los Estados Unidos y está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para obtener más información, visite https: // Energy Gy .gov/Science.
Tiempo de publicación: Nov-06-2023