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研究核心使科学更容易、更有成效、更有效率

Researchers wearing clean suits in a lab

近年来,耶鲁大学将投资尖端技术作为优先事项,包括贝克顿工程与应用科学中心的大学洁净室。使用洁净室的人包括电气工程师、应用物理学家以及神经外科、能源科学、生物医学工程、材料科学和细胞生物学领域的研究人员。(摄影:Dan Renzetti)

通过与过冷超导电路合作,研究人员证明了一个困扰量子计算的数十年问题的实际解决方案是可能的:如何纠正错误,这些错误破坏量子数据的速度比熵引入它们的速度更快。

通过低温电子显微镜观察快速冷冻的样品,一个团队制作了古代分子马达的清晰图像,该分子马达有助于细胞协调其线状纤毛的跳动。这些图像揭示了其中心的弹簧和弹性链状结构。

通过捕获单个猴子脑细胞和人造微型大脑中的所有RNA转录本,科学家们将注意力集中在胎儿发育过程中可能引发神经精神疾病的敏感时刻。

最近分别发表在《自然》、《自然结构与分子生物学》 和《科学》杂志上,所有这些发现都是由耶鲁大学的研究核心促成的——这是一个服务组织群,将共享的科学设备与内部专业知识结合起来,以支持整个大学的科学研究。从量子计算到冷冻电子显微镜,再到单细胞转录组学等,研究核心是不可或缺的资源。

你很难从耶鲁大学找到一篇备受瞩目的实验研究论文,而这篇论文没有被核心触及,“本·迈尔斯(Ben Myers)说,他是研究核心的联合主任,负责监督位于中校区和西校区的研究核心。

这些核心是多年前作为各个实验室或部门之间的资源共享协议而出现的,但后来它们已经发展成为校园范围内的全方位服务组织。需要使用精密透射电子显微镜的首席研究员、进行功能性 MRI 研究的医生或希望对创新型二氧化碳传感器进行原型设计的研究生都可以前往研究核心完成工作。

这些校园空间也使跨学科工作和分享专业知识变得更加容易。这些核心使整个校园的不同研究小组能够互动、协作和开发新的应用程序,以推进大学的科学使命。

我们研究核心中的技术跨越了多个学科,并适应研究需求,以不断回答复杂的科学问题,“耶鲁大学医学院研究核心的联合主任艾米布兰查德说。

Scientists examining petri dishes
精神病学教授克里斯汀·布伦南德(右)协助博士后研究员梅林·费尔南德斯·加西亚(Meilin Fernandez Garcia),她是一位生物化学家和分子生物学家,专门研究神经精神病学研究中的功能基因组学和基因工程。

近年来,世界各地的研究人员已经清楚地看到,许多领域的技术和科学复杂性的进步正在克服任何一个实验室或部门进行顶级研究的能力。出于这个原因,在由现任大学教务长斯科特·斯特罗贝尔(Scott Strobel)主持的大学科学战略委员会(USSC)2018年报告的指导下,耶鲁大学加快了对核心仪器和核心之间协调以及对核心专业人员的支持的高影响力投资。

科学的复杂性也意味着跨学科合作是许多进步的关键。今天,很少有研究人员,无论多么合格,都能掌握与其领域相关的所有技术。

从历史上看,工程师和物理学家使用洁净室微纳加工技术来制造半导体器件,“迈尔斯说。“但现在,医学院的医生试图制造微流体装置来捕获和询问单个细胞。这种类型的工作通常与他们的培训完全正交,因此他们需要大量支持才能完成这项工作。

随着耶鲁大学核心课程的成熟,该大学的战略投资确保他们有足够的能力满足研究人员的需求。将复杂的仪器从单个实验室转移到共享核心,通过防止仪器重复,提高了成本效益。实验室和部门资源可用于支持其他工作,研究人员可以专注于研究设计和实施。经验丰富的核心人员在专门的角色中提供连续性,为研究人员提供专业技术方面的详细指导和指导。针对内核的更新、集中式软件消除了管理任务的零碎解决方案。

这些核心在先进的科学研究中发挥着核心作用,“耶鲁大学负责研究的副教务长、威廉·齐格勒三世神经科学教授、眼科和视觉科学教授迈克尔·克莱尔说。“这就是为什么我们在耶鲁大学投入巨资来开发它们,扩展它们的能力,并为他们提供专家。

为了改善关于核心提供的沟通,该大学对研究核心、仪器和服务进行了广泛的盘点。这些努力导致了一个新的校园范围的核心产品目录,其中包括有关所提供服务、可用设备、定价等的信息。该目录位于耶鲁大学研究部,这是一个专门建立的网站,展示了核心和其他以科学和工程为重点的研究资源。

不过,这些变化远远超出了软件和 Web 服务的范围。对设施、仪器和人才的大量投资进一步增强了耶鲁大学为科学服务的核心力量。自 2019 年以来,该大学已投资超过 2500 万美元用于科学山和西校区的核心技术和仪器,以及超过 3500 万美元用于耶鲁大学医学院的核心。

耶鲁大学对核心的承诺确保了充足的资源,用于传统科学和新兴领域的开拓性研究,“耶鲁大学医学院研究(基础科学)副院长、分子生物物理学、生物化学和神经科学少尉教授安东尼·科尔斯克(Anthony Koleske)说。“我们的目标是使我们的科学家在各自的领域处于领先地位。

Lab technician working in a cleanroom.
在大学的洁净室里,专家们制造了小型、灵敏的设备,使耶鲁大学的研究人员能够将他们的想法变为现实。(摄影:Dan Renzetti)

投资基础设施

耶鲁大学领导人说,这些核心是该大学未来基础设施计划不可或缺的一部分,并被纳入整个校园的新建筑项目中。例如,物理科学与工程大楼将容纳超过20,000平方英尺的核心空间,包括一个11,000平方英尺的最先进的洁净室,材料表征套件和成像套件。在学院街100号的新空间里,吴仔研究所(Wu Tsai Institute)旗下的BrainWorks拥有测量人脑活动的核心技术。

投资技术

近年来,该大学已将对尖端技术的投资作为重中之重。

量子科学与工程一直是一个特别关注的领域,除了耶鲁大学纳米科学与量子工程研究所的新型电子束光刻系统外,还对大学洁净室的新微纳加工设备进行了大量投资。

耶鲁大学分析和稳定同位素中心成为一种新的碳测年系统的所在地,用于跨学科的碳捕获研究;该仪器是美国研究型大学为数不多的仪器之一。

在东北地区的一项全新能力中,一种新的像差校正电子显微镜将能够可视化单个原子——这是 2024 年的一项关键材料科学投资。

这正是一种复杂的技术,使我们的科学家能够突破研究和科学进步的界限,“布兰查德说。

投资于人

2019年,耶鲁大学聘请了迈尔斯和珍妮·默克尔(Janie Merkel)担任研究核心的首批联合主任。董事们致力于确保全校范围内的核心战略协调和整合。这包括通过提供更多专业发展机会来建立高效的核心运营、开发核心基础设施以及支持职业核心人员的计划性努力。

迈尔斯解释说,以研究为核心的专家的工作与实验室技术人员或教职员工的工作不同。

这不仅仅是一个技术角色;这是一个客户服务角色,“他说。“除了能够理解科学之外,你还必须具备人际交往能力、管理技能以及教学和培训技能。这与大学里的任何其他工作都不同。这就是为什么我们目前正在参与一个为核心专业人员提供支持的过程。

在一年一度的核心博览会上,专业发展和社区建设齐聚一堂,来自研究核心的教职员工、研究生、博士后和人员交流并讨论技术、技术的细微差别以及可能的跨学科合作。这些活动和相关活动,如有计划的务虚会,增强了耶鲁大学现有核心员工的体验,并使大学在进一步的人员招聘和就业连续性方面处于有利地位。

在现代科学研究中,让专家人员运行核心设施变得越来越重要,“Crair说。“情况并非总是如此,但现在绝对是必不可少的。”

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新闻旨在传播有益信息,英文版原文来自https://news.yale.edu/2024/01/16/research-cores-make-science-easier-more-fruitful-and-more-efficient