地球は複雑な生態系であり、その中での私たちの立場はさまざまな要因によって決まります。土壌の健康状態から大気の質、植物や微生物の行動に至るまで、自然界とそこに住む他の生物を理解することは、私たちが生きていく上で極めて重要です。気候が変化し続けるにつれて、環境とその多様な生物を研究することの重要性はますます高まるでしょう。
2023 年 10 月、米国エネルギー省 (DOE) アルゴンヌ国立研究所の科学局内のユーザー施設である高度光子源 (APS) は、生物学および環境の研究および分析能力を拡張する新しいプログラムを正式に開始します。世界有数の研究所。X線分野。eBERlight という会社が最近、米国エネルギー省の生物環境研究 (BER) プログラムの承認を取得しました。目標は、BER ミッションで実験を行っている研究者と APS の世界をリードする X 線科学リソースを結び付けることです。eBERlight の思想家たちは、APS の多様な機能へのアクセスを拡大することで、新しい科学的手法を発見し、新しい学際的な研究者チームを惹きつけて、私たちが住んでいる世界についての新しい視点を探求したいと考えています。
「これは、これまで APS に存在しなかった新しいものを生み出す機会です」と、eBERlight の研究を主導しているアルゴンヌ国立研究所のタンパク質結晶学者 Caroline Michalska 氏は述べています。 「私たちは現在、より多くの生物および環境の研究を視野に入れており、この報告書は非常に新しいため、この計画の研究を私たちが支援するためにこの計画を使用する予定です。」 「私たちは現在、より多くの生物および環境の研究を目指して大規模な研究に取り組んでおり、この文書はこのように新しいものであるため」「私たちは、より多くの生物学的および環境研究を可能にするためにアクセスを拡大しています。このプログラムは非常に新しいため、施設を使用する科学者が私たちの開発を手伝ってくれています。」
APS は 1990 年代の設立以来、生物学研究における「高分子結晶学」の分野をリードしてきました。科学者たちはこのテクノロジーを利用して感染症やウイルスについて詳しく学び、ワクチンや治療法の基礎を築いています。APS は現在、その成功を生命科学および環境科学の他の分野にも拡大することを目指しています。
この拡張に伴う問題の 1 つは、多くの生物学者や環境科学者が研究を進めるのに役立つ APS の機能を知らず、物体の明るい X 線を生成するプロセスに慣れていないことです。同様に、多くの科学者は、ビームラインと呼ばれる多数の APS 実験ステーションのうちどれが実験に最適であるかを知りません。各ステーションは特定の科学技術に合わせて最適化されているためです。
Michalska 氏は、ここで eBERlight が活躍すると述べました。彼女は、これを、科学者を適切な APS パス上の適切なテクノロジーに結び付けるために設計された仮想エコシステムであると説明しました。研究者は、eBERlight のスタッフに提案を提示し、提案された研究を実施するための正しいチャネルと実験計画を調整するのを支援します。彼女は、APS の機能の多様性は、eBERlight が生物学と環境科学の複数の分野に影響を与える可能性があることを意味すると述べました。
「私たちは、BER 研究者が何を研究しているのか、そしてその研究をどのように補完できるのかを検討しています」と彼女は言いました。 「その中には、APS などの同期加速器を使用していない研究者もいます。 「その中には、APS などの同期加速器を使用していない研究者もいます。「研究者の中には、APSのようなシンクロトロンを使ったことがない人もいます。彼らは、どのようなツールが利用可能であるか、そして他の場所では行うことができない APS ではどのような科学的疑問に対処できるかを学びます。」
「これは、これまで APS に存在しなかった新しいものを構築する機会です。私たちは生物学および環境研究の範囲を拡大していますが、これは新しい研究であるため、施設を使用する科学者がプロジェクトの開発に協力しています。— Caroline Michalska、アルゴンヌ国立研究所
eBERlightが推進する具体的な科学については、土壌研究から植物の育成、雲の形成、バイオ燃料に至るまで、あらゆるものが含まれるだろうとミハルスカ氏は述べた。APS X線科学部門の副部門長であるStefan Vogt氏は、水循環をリストに加え、この情報は変化する気候条件をより良く理解するために重要であると指摘した。
「私たちは気候科学に関連する問題を研究しており、引き続き研究する必要がある」とフォークト氏は語った。 「私たちは、空気の変化が環境に及ぼす深刻な影響をどのように理解する必要がある。」 「私たちは、空気の変化が環境に及ぼす深刻な影響をどのように理解する必要がある。」「私たちは、気候変動による深刻な生態学的影響と闘う方法を理解する必要があります。」
eBERlight は 10 月に正式に開始されましたが、APS は包括的な施設アップグレードの一環として 1 年間の休止期間が続きます。この期間中、チームは生物学的および環境サンプリングシステムの研究開発、データベースの開発、プログラムの普及活動に取り組みます。
2024 年に APS が再び稼働すると、その機能は大幅に拡張されます。eBERlight チームは、幅広いテクノロジーを代表する 13 の APS チャネルと長期契約を結ぶ予定です。eBERlight を通じて研究する科学者は、DOE 科学局のスーパーコンピューターや研究室用スーパーコンピューターが置かれているアルゴンヌ コンピューティング施設や、タンパク質の結晶化と準備が行われる高度タンパク質特性評価センターなどのアルゴンヌのリソースにもアクセスできます。分析。
このプログラムが進化するにつれて、パシフィック・ノースウェスト国立研究所の環境分子科学研究所やローレンス・バークレー国立研究所の共同ゲノム研究所など、エネルギー省科学局の他のユーザー施設との接続を活用することになります。
「子供を育てるには村が必要ですが、科学的な問題を解決するにはさらに大きな村が必要です」と、eBERlight チームのメンバーであるアルゴンヌの物理学者ゾウ・フィンフロック氏は言う。 「私は、eBERlight の多面性を歓迎します。なぜなら、eBERlight は、生物、地球、環境システムにわたる科学探索を促進する、統合されたプラットフォームの構築に貢献するからです。 「私は、eBERlight の多面性を歓迎します。なぜなら、eBERlight は、生物、地球、環境システムにわたる科学探索を促進する、統合されたプラットフォームの構築に貢献するからです。「生物、地球、生態系の科学研究を前進させる統合プラットフォームの構築を目指す eBERlight の多面的な性質が大好きです。簡単そうに聞こえますが、その規模と潜在的な影響は計り知れません。」
アルゴンヌ国立研究所の上級物理学者でグループリーダーのケン・ケムナー氏によると、eBERlightのアイデアは何年もかけて練り上げられたという。ケムナー氏は、APS 研究所の 27 年間に勤務し、その多くを環境研究者を研究所のリソースに結び付けることに費やしました。今後、eBERlight はこの取り組みをより大規模に継続する予定であると同氏は述べた。彼は、温室効果ガス、湿地の生態系、植物や微生物と土壌や堆積物との相互作用に関する研究を通じて、どのような新たな進歩が見られるかを楽しみにしています。
ケムナー氏によれば、eBERlight の成功の鍵は、生物学および環境科学者だけでなく、シンクロトロン科学者も訓練することだという。
「環境科学の問題をより深く理解し、技術を適応させて環境研究の問題をより良く解決できるように放射線科医を訓練する必要がある」と彼は言う。 「これらの問題を解決するために、環境科学界が光源の設計を理解することも必要である。」 「これらの問題を解決するために、環境科学界が光源の設計を理解することも必要である。」「これらの問題の解決に光源がいかに優れているかについて環境科学者を教育する必要もあります。これは、彼らを惹きつける障壁を減らすために行われます。」
光子科学研究所の副所長でAPS所長のローラン・シャポン氏は、新たな計画はAPSとその機能へのアクセスを民主化することを意味すると述べた。
「この計画は、APSが国家にとって重要な資源であり、差し迫った問題、この場合は環境問題と生物学的問題の解決に役立つプログラムを開発できるという重要なメッセージを送っている」とシャポン氏は述べた。 「eBERlight は、世界に影響を及ぼす自然科学を解決するためのエンドツーエンドの解決策を提供します。」 「eBERlight は、世界に影響を及ぼす自然科学を解決するためのエンドツーエンドの解決策を提供します。」「eBERlight は、実用的な生命科学の問題を解決しようとしている科学者に包括的なソリューションを提供します。」
「科学者がどのような大きな課題に直面しても、APS が彼らを助けることができることを願っています」と彼女は言いました。 「これらの困難は私たち一人ひとりに影響を与えます。」 「これらの困難は私たち一人ひとりに影響を与えます。」「これらの問題は私たち全員に影響を与えます。」
Argonne Leadership Computing Facility は、科学および工学コミュニティにスーパーコンピューティング機能を提供し、幅広い分野にわたる基礎的な発見と理解を促進します。ALCF は、米国エネルギー省 (DOE) の先端科学コンピューティング研究 (ASCR) プログラムの支援を受けており、オープン サイエンスを専門とする 2 つの主要な DOE コンピューティング センターのうちの 1 つです。
米国エネルギー省科学局のアルゴンヌ国立研究所にある先進光子源 (APS) は、世界で最も生産性の高い X 線源の 1 つです。APS は、材料科学、化学、物性物理学、生命および環境科学、応用研究の多様な研究者グループに高輝度 X 線を提供します。これらの X 線は、材料や生物学的構造の研究に最適です。要素の分布。化学状態、磁気状態、電子状態。また、バッテリーから噴射ノズルに至るまで、我が国の経済、技術、経済発展の基礎となる技術的に重要な一連のエンジニアリングシステムも含まれます。そして物質的な幸福の基礎。毎年、5,000 人を超える研究者が APS を使用して 2,000 冊を超える出版物を作成し、重要な発見を詳述し、X 線研究施設の他のどのユーザーよりも重要な生物学的タンパク質構造を解明しています。APS の科学者とエンジニアの革新的な技術は、加速器と光源の開発の基礎となっています。これらには、研究者が高く評価する非常に明るい X 線を生成する入力デバイス、X 線を数ナノメートルまで集束するレンズ、研究対象のサンプルと X 線の相互作用を最大化する機器、X を収集して組み立てるデバイスが含まれます。 -ray ソフトウェア。APS 研究からの大量のデータを管理します。
この研究では、契約番号 DE-AC02-06CH11357 に基づいて DOE 科学局のアルゴンヌ国立研究所が管理する DOE 科学局のユーザー施設である Advanced Photon Source のリソースを使用しました。
アルゴンヌ国立研究所は、国家の喫緊の科学技術問題の解決に取り組んでいます。アルゴンヌ国立研究所は、米国初の国立研究所であり、事実上あらゆる科学分野で最先端の基礎および応用科学研究を実施しています。アルゴンヌ国立研究所の研究者は、数百の企業、大学、連邦、州、地方自治体の機関の研究者と緊密に連携して、特定の問題の解決、米国の科学的リーダーシップの向上、国家のより良い未来の構築を支援しています。Argonne には 60 を超える国籍の従業員がおり、米国エネルギー省科学局の一部であるシカゴの Argonne LLC によって管理されています。
米国エネルギー省科学局は、米国における物理科学研究への最大の資金提供者であり、現代の最も差し迫った課題のいくつかに対処するために取り組んでいます。詳細については、https:// energy gy .gov/ science をご覧ください。
投稿日時: 2023 年 11 月 6 日