وبلاگ

نایومی پلازا، محقق خدمات جنگلداری ایالات متحده، یک سوال مهم داشت: وقتی چوب در معرض رطوبت قرار می گیرد، در سطح مولکولی چه اتفاقی می افتد؟

پاسخ به ما درک بهتری از حرکت آب در چوب می‌دهد و به ما امکان می‌دهد درمان‌های ضد پوسیدگی بهتری را انتخاب کنیم و چوب را برای ساخت و ساز و اهداف دیگر بهبود دهیم.

برای یافتن آن، پلازا پراکندگی نوترون را انتخاب کرد، تکنیکی که در مطالعه رفتار آب بسیار خوب است.

از آنجایی که آزمایشگاه محصولات جنگلی فاقد تجهیزات لازم برای انجام آزمایش‌های پراکندگی نوترون لازم بود، پلازا با ORNL و تاسیسات نوترونی پیشرو در جهان – منبع نوترون Spallation مبتنی بر شتاب‌دهنده و راکتور ایزوتوپی با شار بالا مبتنی بر راکتور – شریک شد تا با این تحقیقات مقابله کند. سوالات

پلازا گفت: «کار من از مأموریت خدمات جنگل برای حفظ جنگل‌ها و مراتع کشورمان با باز کردن پتانسیل چوب، فراوان‌ترین و تجدیدپذیرترین منبع ما حمایت می‌کند و ORNL در تحقیقات من نقش اساسی دارد.»

جذب محقق

SNS و HFIR تنها دو مورد از هشت مورد هستند امکانات کاربر ORNL که به محققان در سراسر کشور و جهان کمک می کند تا به آنها دسترسی داشته باشند به منابع پیشرو جهانی که در غیر این صورت قادر به پرداخت آن نبودند و کارکنان متخصص برای اطمینان از استفاده کامل از این امکانات.

امکانات کاربری ORNL باعث پیشرفت تحقیقات در طیف وسیعی از علم و فناوری می‌شود، از مطالعه ماهیت جهان و منشأ آن گرفته تا توسعه فناوری‌های ساخت پیشرفته که ایالات متحده را رقابتی نگه می‌دارد.

SNS و HFIR جزو برترین امکانات کاربری آزمایشگاه هستند. همراه با Oak Ridge Leadership Computing Facility – خانه قدرتمندترین ابررایانه دنیا، Frontier – و مرکز علوم مواد نانوفاز، توسط دفتر علوم DOE حمایت می شود. کوچک، صفحه 14، و «OLCF: Bringing Bleeding Computing Power and Expertise to the World’s Scientists»، صفحه 18).

توماس زاخاریاس، مدیر آزمایشگاه ORNL خاطرنشان کرد: «وزارت انرژی سرمایه‌گذار اصلی علوم فیزیکی در ایالات متحده است». یکی از وظایف اصلی دفتر علوم، فعال کردن اکتشافات علمی و پیشرفت فناوری با ارائه تجربیات کاربری منحصر به فرد نه تنها برای دانشمندان ORNL، بلکه برای همکاران در سراسر ایالات متحده و حتی در سراسر جهان است.

آبیشک سینگاروی، بیوفیزیکدان مولکولی دانشگاه ایالتی آریزونا، از ابررایانه ORNL Summit که چهارمین سریع ترین رتبه جهان را دارد، برای مطالعه رفتار پروتئین ها در سلول های زنده، با تمرکز بر میتوکندری، اجزای سازنده انرژی سلول، و همچنین بر روی ویروس ها و واکسن ها استفاده می کند. کار او بینش هایی را در مورد روند پیری و همچنین درمان عفونت های ویروسی ارائه می دهد.

شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی که تیم او انجام می‌دهد بسیار سخت است و به یک ابر رایانه با قابلیت‌های سامیت نیاز دارد.

او گفت: «انواع شبیه‌سازی‌هایی که ما انجام می‌دهیم شامل میلیون‌ها متغیر است، و هر متغیر اساساً شش بعد دارد که باید رعایت شود. این ما را به 6 میلیون تا 60 میلیون متغیر می رساند که باید در هر میلی ثانیه از محاسبات نظارت شوند.

تحقیقات سینگهاروی همچنین از نقاط قوت سامیت در یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی استفاده می‌کند که شبیه‌سازی‌های در حال پرواز را ساده می‌کند و به سینگهاروی و همکارانش اجازه می‌دهد تا حتی مشکلات چالش‌برانگیزتری را حل کنند.

او گفت: «اجلاس سران به ما این امکان را می‌دهد تا به مشکلاتی فکر کنیم که قبلاً غیرقابل تصور بود.

حمایت از اقتصاد با فناوری پیشرفته

این آزمایشگاه همچنین دارای امکانات کاربری است که به تحقیقات کاربردی اختصاص داده شده است. با حمایت دفتر کارایی انرژی و انرژی های تجدیدپذیر DOE، آنها شامل مرکز تحقیقات و ادغام فناوری ساختمان، مرکز فناوری فیبر کربن، مرکز نمایش تولید و مرکز تحقیقات حمل و نقل ملی می شوند.

لینکلن الکتریک مستقر در کلیولند، اوهایو یکی از کاربرانی است که از تخصص ORNL در تحقیقات کاربردی بهره می برد. این شرکت با ام دی اف برای توسعه و بهبود چاپ سه بعدی فلزی برای صنایع سنگین مانند نیروگاه ها و پالایشگاه های نفت و گاز همکاری می کند. به طور خاص، آنها بر روی ماشین‌های بزرگی متمرکز شده‌اند که اجزایی را با استفاده از تولید افزودنی سیم مذاب تولید می‌کنند.

D گفت: “بسیاری از کارهایی که ما با Oak Ridge انجام می دهیم کمک به جلو بردن مرزها تا جایی که ممکن است است: مواد قابل چاپ، سرعت چاپ اشیا، کنترل رسوبات برای کیفیت و دقت.” مارک داگلاس، مدیر توسعه کسب و کار Lincoln Electric Additive Solutions.

این رابطه همچنین به شرکت امکان دسترسی به امکانات پراکندگی نوترون آزمایشگاه را می دهد که به آنها امکان می دهد با بررسی تنش ها و عیوب از کیفیت قطعات چاپ شده اطمینان حاصل کنند.

داگلاس گفت: «تعداد زیادی از تلاش ما در توصیف مطالب است. «استرس پسماند چیست؟ خواص مکانیکی چیست؟ انتظار چه نوع وقفه هایی را دارید – برخی از مردم آنها را نقص می نامند – و چگونه آنها را کنترل یا به حداقل می رسانید؟

لینکلن همچنین برای آزمایشات دیگر به ORNL متکی است. به عنوان مثال، با یک آلیاژ آهن نیکل به نام Invar کار می کند که در برابر انبساط و انقباض هنگام گرم شدن و سرد شدن مقاومت می کند – کیفیتی که به عنوان ضریب انبساط حرارتی پایین شناخته می شود.

ما نمونه‌های مختلفی از مواد شیمیایی مختلف را ذخیره می‌کنیم و سپس آزمایشگاه آن مواد شیمیایی را برای متغیر بحرانی که ضریب انبساط حرارتی است، آزمایش می‌کند.

مثل همیشه درباره مردم است

زکریا تأکید کرد که ارزش امکانات کاربر ORNL فراتر از توانایی های فنی آنها و تخصص و تعهد کارکنان آنها است. این همکاری‌ها تضمین می‌کند که محققان از این امکانات منحصربه‌فرد نهایت استفاده را ببرند و تأثیر آن‌ها را بر علم و فناوری به حداکثر برسانند.

«آنچه ORNL و این امکانات کاربر را منحصر به فرد می کند، فقط قابلیت آنها نیست. اینها مردم هستند – دانشمندان و تکنسین ها. هنگامی که همکاران با تجهیزات مصرف کننده درگیر می شوند، نه تنها با تجهیزات، بلکه با دانشمندان و تکنسین های برجسته که بخشی از کارکنان ما هستند نیز در تعامل هستند.”

وی خاطرنشان کرد که این همکاری ها به ویژه در طول همه گیری همه گیر ارزشمند بود.

زاخاریاس گفت: “در دو سال گذشته، بسیاری از کارها توسط کارکنان ما انجام شده است زیرا کاربران نمی توانند اینجا باشند.”

پلازا، سینگهاروی و داگلاس موافق هستند.

تحقیقات نوترونی پلازا در مورد چوب و رطوبت از محفظه‌های رطوبتی سفارشی استفاده می‌کند که به او اجازه می‌دهد در مقیاس نانو نحوه حرکت آب در چوب، نحوه متورم شدن چوب هنگام قرار گرفتن در معرض آب و چگونگی تأثیر فرآیند تحت تأثیر درمان‌های مورد استفاده برای جلوگیری از پوسیدگی را در مقیاس نانو مشاهده کند.

او گفت: «مردم ORNL کاملاً فوق العاده بودند. آنها بسیار مفید بودند زیرا ما با هم برای ایجاد محیط سلولی رطوبت جدید کار کردیم تا بتوانم آزمایش های کنترل رطوبت خود را انجام دهم.

سینگاروی همچنین از همکاران ORNL خود تمجید کرد.

او گفت: «کارکنان OLCF شگفت‌انگیز بودند. “کار کردن با آنها لذت بخش بود. هر زمان که در جایی گیر می‌افتیم، کارکنان OLCF بسیار مفید بوده‌اند و دست در دست ما برای حل این مسائل کار می‌کنند.»

جیسون فلام، مدیر مهندسی و عملیات Lincoln Electric Additive Solutions، کارکنان MDF را هم به خاطر قدرتشان به عنوان همکاران و هم کمکشان در دسترسی شرکت به امکانات پراکندگی نوترون آزمایشگاه تحسین کرد.

وی گفت: “MDF یک متخصص مشهور در تولید مواد افزودنی به ویژه در تولید مواد افزودنی در مقیاس بزرگ است.” آنها افراد بسیار آگاه و با تجربه و طیف وسیعی از تجربه دارند.”

داگلاس همچنین گفت که از دیدگاه محققان ORNL که می توانند رویکردی بلندمدت به توسعه فناوری داشته باشند، قدردانی می کند.

اوک ریج این توانایی را دارد که به آینده نگاه کند و افق طولانی تری با برخی از برنامه هایی که به آنها نگاه می کند داشته باشد. ما لزوماً به دلیل نیازهای تجارت به آنها توجه یکسانی نداریم.”