Er kan een dorp voor nodig zijn om een ​​kind op te voeden, volgens het oude spreekwoord maar er is een heel team van hoogopgeleide wetenschappers en ingenieurs voor nodig om een ​​ultramoderne, uitzonderlijk complexe ionenmicrosonde. Vraag het maar aan Julie Smith, een nucleaire veiligheidswetenschapper bij het Oak Ridge National Laboratory van het Department of Energy.

Smith is lid van de Nuclear Security Advanced Technologies-groep in het Ultra-Trace Forensic Science Center, waar ze werkt met ORNL's nieuwe secundaire ionenmassaspectrometer op nanoschaal, of Nano SIMS, een krachtig beeldinstrument dat zal worden gebruikt om materialen voor de splijtstofcyclus te analyseren voor DOE en de National Nuclear Security Administration.

NanoSIMS onderscheiden zich van andere secundaire ionenmassaspectrometers door hun submicronresolutie, waarmee onderzoekers de ruimtelijke relaties van verschillende elementen en isotopen tot 50 nanometer kunnen onderzoeken, minder dan een duizendste van de breedte van een gemiddeld mensenhaar. Deze enorme kracht stelt onderzoekers in staat om ultrafijne analyses uit te voeren op gebieden als biochemie, geowetenschappen en geavanceerde materialen en een beter begrip krijgen van chemische interacties op nanoschaal.

"Het is best cool als je kijkt naar verschillende ionen die door een materiaal worden verdeeld, of het nu een solide, biologisch of geologisch monster, Smith zei. "De schaal waarmee je ernaar kunt kijken is gewoon fantastisch."

Smith en haar collega's bevinden zich momenteel in de inbedrijfstellings- en validatiefase voor het instrument, die nog geen jaar in het lab is. Er zijn ongeveer een dozijn NanoSIMS-instrumenten in de Verenigde Staten en slechts drie in het nationale laboratoriumsysteem. ORNL's NanoSIMS zal de enige zijn die zich voornamelijk toelegt op het bestuderen van de splijtstofcyclus.

"Ik denk dat de NanoSIMS zal aansluiten bij andere technieken die hier al beschikbaar zijn bij ORNL, " zei Smith. "We zullen de NanoSIMS kunnen gebruiken om zeer specifieke wetenschappelijke vragen te beantwoorden die een resolutie op nanoschaal vereisen."

Smith is oorspronkelijk opgeleid als geoloog en werkte in de geochronologie, het bepalen van de leeftijd van rotsformaties, en kosmochemie, het bestuderen van meteorieten en andere monsters uit de ruimte om de geschiedenis van het zonnestelsel en de melkweg te begrijpen.

Ze gebruikte voor het eerst een SIMS-instrument tijdens haar promotiewerk, toen ze de technologie gebruikte om stenen van meer dan drie miljard jaar oud te dateren. Na het behalen van haar diploma, ze werkte voor een aantal particuliere bedrijven en bleef de SIMS-techniek gebruiken op een verscheidenheid aan materialen, van geologische en biologische materie tot halfgeleiders en nucleaire forensische monsters.

Smith ontmoette de NanoSIMS meer dan tien jaar geleden tijdens zijn werk bij het Lawrence Livermore National Laboratory en was verslaafd aan het vermogen van het instrument om de micronresolutiebarrière te doorbreken. Toen ze ontdekte dat ORNL een NanoSIMS kreeg, ze greep de kans om op de begane grond binnen te komen met een bijgewerkt model dat ze nog nooit eerder had gebruikt.

"NanoSIMS is altijd mijn favoriete type SIMS-instrument geweest, " zei ze. "Ik was erg enthousiast over de mogelijkheid om met deze groep te komen werken, gebruik de NanoSIMS en bouw een nieuw laboratorium op."

ORNL past goed bij de NanoSIMS, Smit zei, omdat het beschikt over zowel de faciliteiten als de mensen die nodig zijn om het unieke, gevoelig instrument. Het duurt normaal gesproken meer dan twee jaar vanaf het moment dat een bestelling is geplaatst om een ​​NanoSIMS te leveren en te installeren, maar dankzij het uitgebreide ondersteuningsnetwerk van ORNL, het schema werd enorm versneld en die tijd werd gehalveerd.

"De samenwerking binnen ORNL was geweldig binnen mijn groep en over de directies heen, " Smith zei. "Het maakte de dingen veel gemakkelijker, omdat andere mensen zouden komen helpen door apparatuur te verstrekken, advies of extra materialen, zodat ik me kon concentreren op de wetenschap in mijn laboratorium."

Als nieuwkomer bij ORNL, Smith was blij dat er een samenwerkingssfeer was in het lab en dat zoveel andere onderzoekers bereid waren om contact op te nemen en een persoonlijke band op te bouwen tijdens het installatieproces.

"Ik denk dat iedereen hier een heel positieve instelling heeft, en dat bevordert het succes, "zei ze. "Mensen hier zien graag dat andere mensen net zo goed slagen als zijzelf."

Smith zei dat ze veel heeft geleerd van de verscheidenheid aan onderzoek dat ze heeft gedaan in de private en publieke sector. Ze adviseert wetenschappers van alle ervaringsniveaus om zich aan te passen om de beschikbare middelen te gebruiken en flexibel te blijven over je wetenschappelijke strategie. Je bent misschien gepassioneerd over het volgen van één pad, ze zei, maar je moet klaar zijn om nieuwe informatie aan boord te nemen die je helpt een betere richting op te gaan, aangezien enkele van de meest fascinerende resultaten daar te vinden zijn.

"Ik denk dat het spannend is om niet te weten wat er gaat gebeuren, Smith zei. "Elke dag is anders. Ik vind het echt energiek en het houdt me gemotiveerd."

Smith kijkt uit naar de nieuwe inzichten die zullen worden verkregen uit de NanoSIMS naarmate het einde van de inbedrijfstellingsfase nadert en bereidt zich voor op zijn eerste onderzoeksprojecten later dit jaar. De aanschaf en installatie van het instrument kwamen samen als resultaat van een team, en Smith voorspelt dat anderen in de toekomst zullen willen samenwerken om hun onderzoek aan te vullen met de analytische kracht van de NanoSIMS.

"Wetenschappelijke prestaties zijn niet slechts één individueel ontdekkingsmoment, het is het incrementeel verzamelen van informatie, "zei ze. "Toen op een dag, alle cijfers komen samen, en je hebt iets nieuws en interessants gevonden voor de gemeenschap."

"Doorbraken worden gemaakt doordat veel mensen aan dingen werken en informatie delen via publicaties en conferenties, Smith zei. "Ik zou graag anderen willen inspireren om goed werk te doen en te delen in de opwinding van nieuwe ontdekkingen."