Løser de sværeste spørgsmål med NanoSIMS

Det kan tage en landsby at opdrage et barn, ifølge det gamle ordsprog, men det tager et helt team af højtuddannede forskere og ingeniører at installere og drive en topmoderne, usædvanligt kompleks ionmikroprobe. Spørg bare Julie Smith, en nuklear sikkerhedsforsker ved Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory.

Smith er medlem af gruppen Nuclear Security Advanced Technologies i Ultra-Trace Forensic Science Center, hvor hun arbejder med ORNLs nye sekundære ionmassespektrometer i nanoskala, eller NanoSIMS, et kraftfuldt billeddannelsesinstrument, der vil blive brugt til at analysere materialer til atombrændstofcyklus til DOE og National Nuclear Security Administration.

NanoSIMS adskiller sig fra andre sekundære ionmassespektrometre ved deres sub-mikron opløsning, som gør det muligt for forskere at undersøge de rumlige forhold mellem forskellige elementer og isotoper ned til 50 nanometer, mindre end en tusindedel af bredden af ​​et gennemsnitligt menneskehår. Denne enorme magt gør det muligt for forskere at udføre ultrafine analyser inden for områder som biokemi, geovidenskab og avancerede materialer og få en større forståelse for kemiske interaktioner i nanoskala.

"Det er ret sejt, når man ser på forskellige ioner, der fordeles gennem et materiale, om det er noget solidt, biologisk eller geologisk prøve "Sagde Smith." Den skala, du kan se på den med, er bare fantastisk. "

Smith og hendes kolleger er i øjeblikket i gang med idriftsættelse og validering af instrumentet, som har været på laboratoriet i mindre end et år. Der er omtrent et dusin NanoSIMS -instrumenter i USA og kun tre i det nationale laboratoriesystem. ORNL's NanoSIMS vil være den eneste, der primært er dedikeret til at studere atombrændstofcyklussen.

"Jeg tror, ​​at NanoSIMS vil svale ind i andre teknikker, der allerede er tilgængelige her på ORNL, "Smith sagde." Vi vil være i stand til at bruge NanoSIMS til at besvare meget specifikke videnskabelige spørgsmål, der kræver nanoskalaopløsning. "

Smith blev oprindeligt uddannet geolog og arbejdede inden for geokronologi, bestemmelse af klippeformationers alder og kosmokemi, studere meteoritter og andre prøver fra det ydre rum for at forstå solsystemet og galaksen.

Hun brugte først et SIMS -instrument under sit doktorgradsarbejde, da hun brugte teknologien til at datere klipper mere end tre milliarder år gamle. Efter endt uddannelse hun arbejdede for en række private virksomheder og fortsatte med at bruge SIMS -teknikken på en række forskellige materialer, fra geologisk og biologisk stof til halvledere og nukleare retsmedicinske prøver.

Smith stødte på NanoSIMS for mere end et årti siden, mens han arbejdede på Lawrence Livermore National Laboratory og blev hooked af instrumentets evne til at bryde mikronopløsningsbarrieren. Da hun opdagede, at ORNL fik et NanoSIMS, hun sprang på chancen for at komme ind i stueetagen med en opdateret model, som hun aldrig havde brugt før.

"NanoSIMS har altid været min foretrukne type SIMS -instrument, "sagde hun." Jeg var virkelig begejstret for muligheden for at komme og arbejde med denne gruppe, brug NanoSIMS og opret et nyt laboratorium. "

ORNL passer godt til NanoSIMS, Smith sagde, da det har både de faciliteter og mennesker, der er nødvendige for at oprette og vedligeholde det unikke, følsomt instrument. Det tager normalt mere end to år, fra der bestilles for at levere og installere et NanoSIMS, men takket være ORNLs omfattende supportnetværk, tidsplanen blev stærkt accelereret og halveret den tid.

"Samarbejdet inden for ORNL var stort inden for min gruppe og på tværs af direktorater, "Sagde Smith." Det gjorde tingene meget lettere, fordi andre mennesker ville komme med for at hjælpe med at levere udstyr, rådgivning eller ekstra materialer, så jeg kunne fokusere på videnskaben i mit laboratorium. "

Som ny i ORNL, Smith var glad for at finde en samarbejdsatmosfære på laboratoriet, og at så mange andre forskere var villige til at række ud og skabe en personlig forbindelse under installationsprocessen.

"Jeg tror, ​​at alle her har en virkelig positiv indstilling, og det fremmer succes, "sagde hun." Folk her kan lide at se andre mennesker lykkes lige så godt som dem selv. "

Smith sagde, at hun har lært meget af forskellig forskning, hun har foretaget på tværs af den private og offentlige sektor. Hun råder forskere på alle erfaringsniveauer til at være tilpasningsdygtige til at bruge de tilgængelige ressourcer og forblive fleksible omkring din videnskabsstrategi. Du brænder måske for at følge en vej, hun sagde, men du skal være klar til at tage nye oplysninger ombord, der hjælper dig med at gå i en bedre retning, da nogle af de mest fascinerende resultater findes der.

”Jeg synes, det er spændende ikke at vide, hvad der skal ske næste gang, "Sagde Smith." Hver dag er anderledes. Jeg synes, det er virkelig energisk, og det holder mig motiveret. "

Smith ser frem til den nye indsigt, som NanoSIMS får, når den nærmer sig slutningen af ​​idriftsættelsesfasen og forbereder sine første forskningsprojekter senere på året. Indkøb og installation af instrumentet kom sammen som et resultat af et team, og Smith forudsiger, at andre i fremtiden vil samarbejde om at supplere deres forskning med NanoSIMS 'analytiske kraft.

"Videnskabelig bedrift er ikke kun et enkelt opdagelsesøjeblik, det er den trinvise indsamling af oplysninger, sagde hun. "Så en dag, alle tallene kommer sammen, og du har fundet noget nyt og interessant for samfundet. "

"Gennembrud sker, fordi mange mennesker arbejder på ting og deler information gennem publikationer og konferencer, "Sagde Smith." Jeg vil bare inspirere andre til at gøre godt arbejde og deltage i spændingen ved nye opdagelser. "