Trái đất là một hệ sinh thái phức tạp và vị trí của chúng ta trong đó phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.Từ sức khỏe của đất đến chất lượng không khí đến hành vi của thực vật và vi sinh vật, hiểu biết về thế giới tự nhiên của chúng ta và những cư dân khác trong đó là rất quan trọng đối với sự sống còn của chính chúng ta.Khi khí hậu tiếp tục thay đổi, việc nghiên cứu môi trường và các dạng sống đa dạng của nó sẽ trở nên quan trọng hơn.
Vào tháng 10 năm 2023, Nguồn Photon nâng cao (APS), một cơ sở người dùng trong Văn phòng Khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), sẽ chính thức triển khai một chương trình mới nhằm mở rộng khả năng nghiên cứu và phân tích sinh học và môi trường tại phòng thí nghiệm hàng đầu thế giới.Trường tia X.Một công ty có tên eBERlight gần đây đã nhận được sự chấp thuận từ chương trình Nghiên cứu Sinh học và Môi trường (BER) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.Mục tiêu là kết nối các nhà nghiên cứu tiến hành thí nghiệm trong sứ mệnh BER với các nguồn tài nguyên khoa học tia X hàng đầu thế giới của APS.Bằng cách mở rộng khả năng tiếp cận các khả năng đa dạng của APS, các nhà tư tưởng của eBERlight hy vọng sẽ khám phá được các phương pháp khoa học mới và thu hút các nhóm nhà nghiên cứu liên ngành mới khám phá những quan điểm mới về thế giới chúng ta đang sống.
Nhà nghiên cứu tinh thể protein Caroline Michalska của Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, người đứng đầu công việc trên eBERlight cho biết: “Đây là cơ hội để tạo ra thứ gì đó mới chưa từng tồn tại trong APS trước đây”. 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bạn có thể làm được điều đó.” “”“Chúng tôi đang mở rộng khả năng tiếp cận để có thể thực hiện nhiều nghiên cứu sinh học và môi trường hơn, và vì chương trình này còn quá mới nên các nhà khoa học sẽ sử dụng cơ sở này sẽ giúp chúng tôi phát triển nó.”
Kể từ khi thành lập vào những năm 1990, APS đã dẫn đầu trong lĩnh vực “tinh thể phân tử” trong nghiên cứu sinh học.Các nhà khoa học đang sử dụng công nghệ này để tìm hiểu thêm về các bệnh truyền nhiễm và vi rút nhằm đặt nền móng cho vắc xin và phương pháp điều trị.APS hiện đặt mục tiêu mở rộng thành công của mình sang các lĩnh vực khác của khoa học đời sống và môi trường.
Một vấn đề với việc mở rộng này là nhiều nhà khoa học sinh học và môi trường không biết về khả năng của APS trong việc giúp họ thúc đẩy nghiên cứu và không quen với quá trình tạo ra tia X sáng của một vật thể.Tương tự như vậy, nhiều nhà khoa học không biết trạm thí nghiệm APS nào, được gọi là đường truyền tia, là lựa chọn tốt nhất cho các thí nghiệm của họ, vì mỗi trạm được tối ưu hóa cho một khoa học và công nghệ cụ thể.
Michalska cho biết đây là lúc eBERlight phát huy tác dụng.Cô mô tả nó như một hệ sinh thái ảo được thiết kế để kết nối các nhà khoa học với các công nghệ phù hợp trên con đường APS phù hợp.Các nhà nghiên cứu sẽ trình bày các đề xuất cho nhân viên của eBERlight, những người sẽ giúp điều chỉnh thiết kế thử nghiệm với kênh chính xác để thực hiện nghiên cứu được đề xuất.Cô cho biết tính đa dạng về khả năng của APS có nghĩa là eBERlight có thể có tác động trên nhiều lĩnh vực sinh học và khoa học môi trường.
Cô nói: “Chúng tôi đang xem xét những gì các nhà nghiên cứu BER đang nghiên cứu và cách chúng tôi có thể bổ sung cho nghiên cứu đó”. 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。“Một số nhà nghiên cứu này chưa bao giờ sử dụng synchrotron như APS.Họ tìm hiểu những công cụ nào có sẵn và những câu hỏi khoa học nào có thể được giải quyết tại APS mà không thể thực hiện được ở nơi khác.”
“Đây là cơ hội để xây dựng thứ gì đó mới chưa từng tồn tại trong APS trước đây.Chúng tôi đang mở rộng phạm vi nghiên cứu sinh học và môi trường, và vì đây là nghiên cứu mới nên các nhà khoa học sẽ sử dụng cơ sở này sẽ giúp chúng tôi phát triển dự án.- Caroline Michalska, Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne
Đối với lĩnh vực khoa học cụ thể mà eBERlight sẽ quảng bá, Michalska cho biết nó sẽ bao gồm mọi thứ từ nghiên cứu đất đến trồng cây, hình thành đám mây và nhiên liệu sinh học.Stefan Vogt, phó giám đốc Bộ phận Khoa học Tia X của APS, đã thêm chu trình nước vào danh sách, lưu ý rằng thông tin này rất quan trọng để hiểu rõ hơn về các điều kiện khí hậu đang thay đổi.
Vogt nói: “Chúng tôi đang nghiên cứu các câu hỏi liên quan đến khoa học khí hậu và chúng tôi cần tiếp tục nghiên cứu chúng. 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。”“Chúng ta cần hiểu cách chống lại những hậu quả sinh thái sâu sắc của biến đổi khí hậu.”
Trong khi eBERlight chính thức ra mắt vào tháng 10, APS sẽ tạm ngừng hoạt động kéo dài một năm như một phần của quá trình nâng cấp cơ sở toàn diện.Trong thời gian này, nhóm sẽ nghiên cứu và phát triển hệ thống lấy mẫu sinh học và môi trường, phát triển cơ sở dữ liệu và tiến hành tiếp cận chương trình.
Khi APS hoạt động trở lại vào năm 2024, khả năng của nó sẽ được mở rộng đáng kể.Nhóm eBERlight sẽ ký kết các thỏa thuận dài hạn với 13 kênh APS đại diện cho nhiều loại công nghệ.Các nhà khoa học làm việc thông qua eBERlight cũng sẽ có quyền truy cập vào các tài nguyên của Argonne, chẳng hạn như Cơ sở máy tính Argonne, nơi đặt siêu máy tính của Văn phòng khoa học DOE và siêu máy tính trong phòng thí nghiệm, và Trung tâm đặc tính protein nâng cao, nơi protein được kết tinh và chuẩn bị cho Phân tích.
Khi chương trình phát triển, nó sẽ thúc đẩy kết nối với các cơ sở người dùng khác của Văn phòng Khoa học DOE, chẳng hạn như Phòng thí nghiệm Khoa học Phân tử Môi trường của Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương và Viện Genome chung tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley.
Nhà vật lý Argonne Zou Finfrock, thành viên của nhóm eBERlight, cho biết: “Cần một ngôi làng để nuôi dạy một đứa trẻ, nhưng phải cần một ngôi làng lớn hơn nữa để giải quyết một vấn đề khoa học”. â�<“我喜欢eBERlight索。 â�<“我喜欢eBERlight索。“Tôi yêu thích tính chất đa diện của eBERlight vì nó cố gắng tạo ra một nền tảng tích hợp nhằm thúc đẩy nghiên cứu khoa học về các hệ thống sinh học, trên cạn và sinh thái.Nghe có vẻ đơn giản nhưng quy mô và tác động tiềm tàng là rất lớn.”
Theo Ken Kemner, nhà vật lý cấp cao và trưởng nhóm tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, ý tưởng về eBERlight đã được thực hiện trong nhiều năm.Kemner đã làm việc tại APS trong 27 năm hoạt động của phòng thí nghiệm, phần lớn thời gian đó ông dành để kết nối các nhà nghiên cứu môi trường với các nguồn lực của tổ chức.Ông cho biết bây giờ eBERlight sẽ tiếp tục công việc này trên quy mô lớn hơn.Ông mong muốn được xem những bước đột phá mới nào sẽ được thực hiện thông qua nghiên cứu về khí nhà kính, hệ sinh thái đất ngập nước cũng như sự tương tác của thực vật và vi sinh vật với đất và trầm tích.
Theo Kemner, chìa khóa thành công của eBERlight là đào tạo các nhà khoa học synchrotron, cũng như các nhà khoa học sinh học và môi trường.
Ông nói: “Bạn phải đào tạo các bác sĩ X quang để hiểu rõ hơn các vấn đề khoa học môi trường và điều chỉnh công nghệ để giải quyết tốt hơn các vấn đề nghiên cứu môi trường”. 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。“Bạn cũng cần giáo dục các nhà khoa học môi trường về khả năng giải quyết những vấn đề này của nguồn ánh sáng tốt như thế nào.Điều này được thực hiện nhằm giảm bớt các rào cản thu hút họ.”
Laurent Chapon, phó giám đốc Phòng thí nghiệm Khoa học Photon và giám đốc APS, cho biết kế hoạch mới có nghĩa là dân chủ hóa quyền truy cập vào APS và các khả năng của nó.
Chapon cho biết: “Kế hoạch này gửi một thông điệp quan trọng rằng APS là nguồn tài nguyên quan trọng đối với quốc gia, có khả năng phát triển các chương trình giúp giải quyết các vấn đề cấp bách, trong trường hợp này là các vấn đề về môi trường và sinh học”. 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 sẽ cung cấp giải pháp toàn diện cho các nhà khoa học đang tìm cách giải quyết các vấn đề khoa học đời sống có liên quan thực tế.”
Cô nói: “Tôi hy vọng rằng dù các nhà khoa học phải đối mặt với những thách thức lớn nào, APS vẫn có thể giúp đỡ họ”. 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。”“Những vấn đề này ảnh hưởng đến tất cả chúng ta.”
Cơ sở Điện toán Lãnh đạo Argonne cung cấp cho cộng đồng khoa học và kỹ thuật khả năng siêu máy tính để nâng cao khả năng khám phá và hiểu biết cơ bản trên nhiều lĩnh vực khác nhau.Được hỗ trợ bởi chương trình Nghiên cứu Máy tính Khoa học Tiên tiến (ASCR) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), ALCF là một trong hai trung tâm điện toán DOE hàng đầu dành riêng cho khoa học mở.
Văn phòng Nguồn Photon Tiên tiến (APS) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne là một trong những nguồn tia X hiệu quả nhất trên thế giới.APS cung cấp tia X có độ sáng cao cho nhiều nhóm nhà nghiên cứu về khoa học vật liệu, hóa học, vật lý chất ngưng tụ, khoa học đời sống và môi trường cũng như nghiên cứu ứng dụng.Những tia X này rất lý tưởng để nghiên cứu vật liệu và cấu trúc sinh học;phân phối các yếu tố;trạng thái hóa học, từ tính và điện tử;cũng như một loạt các hệ thống kỹ thuật quan trọng về mặt công nghệ, từ pin đến vòi phun, là nền tảng cho sự phát triển kinh tế, công nghệ và kinh tế của đất nước chúng ta.và Cơ sở của sự sung túc vật chất.Mỗi năm, hơn 5.000 nhà nghiên cứu sử dụng APS để sản xuất hơn 2.000 ấn phẩm, trình bày chi tiết những khám phá quan trọng và giải quyết các cấu trúc protein sinh học quan trọng hơn bất kỳ người sử dụng cơ sở nghiên cứu tia X nào khác.Các công nghệ đổi mới của các nhà khoa học và kỹ sư APS là nền tảng cho sự phát triển của máy gia tốc và nguồn sáng.Chúng bao gồm các thiết bị đầu vào tạo ra tia X cực sáng được các nhà nghiên cứu đánh giá cao, thấu kính tập trung tia X xuống vài nanomet, các thiết bị giúp tối đa hóa sự tương tác của tia X với mẫu đang nghiên cứu và các thiết bị thu thập và lắp ráp X phần mềm -rayQuản lý khối lượng lớn dữ liệu từ các nghiên cứu APS.
Nghiên cứu này sử dụng tài nguyên từ Nguồn Photon nâng cao, một cơ sở người dùng của Văn phòng Khoa học DOE được quản lý bởi Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne của Văn phòng Khoa học DOE theo Hợp đồng số DE-AC02-06CH11357.
Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne cam kết giải quyết các vấn đề khoa học và công nghệ quốc gia cấp bách.Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, phòng thí nghiệm quốc gia đầu tiên ở Hoa Kỳ, tiến hành nghiên cứu khoa học cơ bản và ứng dụng tiên tiến trong hầu hết mọi ngành khoa học.Các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne hợp tác chặt chẽ với các nhà nghiên cứu từ hàng trăm công ty, trường đại học và các cơ quan liên bang, tiểu bang và thành phố để giúp họ giải quyết các vấn đề cụ thể, nâng cao vai trò lãnh đạo khoa học của Hoa Kỳ và xây dựng một tương lai tốt đẹp hơn cho quốc gia.Argonne có nhân viên đến từ hơn 60 quốc tịch và được quản lý bởi Argonne LLC ở Chicago, một phần của Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.
Văn phòng Khoa học của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ là nhà tài trợ lớn nhất cho nghiên cứu khoa học vật lý ở Hoa Kỳ và đang nỗ lực giải quyết một số thách thức cấp bách nhất của thời đại chúng ta.Để biết thêm thông tin, hãy truy cập https://energygy.gov/science.
Thời gian đăng: Nov-06-2023