美国国家科学基金会日前宣布，它将向亚利桑那州立大学 (ASU) 提供 9080 万美元的资金，用于创建 CXFEL 设施。其中，格兰特将在五年内获得 128,143 美元用于他的研究。该投资是 NSF 持续支持尖端科学和工程研究基础设施以支持创新研究的一个组成部分。
格兰特的部分研究涉及帮助设计“终端站”，这是发射 X 射线的地方，特别是用于生物学研究。
“X 射线用于探测生物样品（例如蛋白质和病毒）的原子结构和动力学。更具体地说，我正在帮助设计的终端站将用于执行称为时间分辨溶液 X 射线散射和时间分辨串行飞秒晶体学的实验，”格兰特说。
详细资料
在生物学中，X 射线散射和连续飞秒晶体学用于确定生物分子（例如蛋白质和病毒）的原子 3D 结构。
“这些实验的‘时间分辨’部分是，除了获得分子的‘静态’结构外，我们还将触发蛋白质中的化学反应，并以极精细的时间分辨率（飞秒）观察随后发生的运动， '动态'部分，”格兰特说。“这有点像拍照和录制电影之间的区别。通过时间分辨 X 射线散射和时间分辨连续飞秒晶体学，我们可以观看蛋白质内部超快催化反应的电影，了解发生了什么运动，从而了解它们是如何工作的。”
Grant 说你应该把它想象成一台非常复杂的 Rube Goldberg 机器。拍一张复杂的事件序列的照片是有帮助的，但肯定不会告诉你足够的信息来说明它是如何工作的。但是，如果您可以记录每个事件的影片以及它如何触发下一个事件（这类似于蛋白质中每个单独的原子如何移动并与其他原子相互作用以执行蛋白质的功能），那么您会对机器的工作原理有更好的了解。
“这就是 CXFEL 的优势，它告诉我们有关反应序列的每个部分如何在蛋白质执行其功能时发生的详细信息，”他说。
开发软件，分析数据
此外，格兰特正在开发新软件，用于分析和建模 CXFEL 将产生的海量数据，包括使用新的人工智能算法。
“我的大部分时间都在雅各布斯医学院和生物医学科学学院的电脑前。但是，我会定期前往亚利桑那州立大学亲自进行实验，如果可能的话，我会远离 UB，”格兰特说。
他计划利用CXFEL的独特功能来研究蛋白质等生物分子的结构和动力学。
适用于更小空间的紧凑型 XFEL
“大型 XFEL——最初建于 2009 年——已经改变了我们研究这些蛋白质运动和动力学的能力，并以原子分辨率和飞秒时间尺度（十亿分之一秒的百万分之一秒，快至原子可以移动），”格兰特说。
然而，Grant 说，大型 XFEL 的长度通常为数英里，建造和运营成本高达数十亿美元，目前美国只有一个在运行，全球也只有少数几个在运行。
“XFEL 的稀缺性使得科学家们很难有时间使用这些机器，这意味着该技术的许多潜在应用和好处尚未实现，”他说。“亚利桑那州立大学的科学家们最近开发的技术使紧凑型 XFEL 的创建成为可能，这些 XFEL 的速度与大型 XFEL 一样快——但亮度不如大型 XFEL——而且体积小到足以放入亚利桑那州立大学建筑物的地下室，成本要低 10 或 20 倍比大型 XFEL 所做的还要多。”
CXFEL 将是同类中的第一个
ASU 的 CXFEL 将是世界上第一个此类项目。各机构的研究团队均可申请时间来中心进行实验。然而，就其发展而言，UB 是 CXFEL 本身的 16 家机构之一，Grant 将参与设计和开展首批实验——希望在今年夏天——以及未来更多。
“CXFEL 将开发这项技术，为在世界范围内启动和运行许多紧凑型 XFEL 奠定基础，这将使更多的科学家能够利用 XFEL 技术，”Grant 说。
Midscale Research Infrastructure-2 奖励具有科学价值的支持项目，这些项目具有适度的足迹和巨大的影响，并解决科学或社会问题。该计划支持中等规模的研究基础设施，包括设施、网络、设备、数据集和人员。
