Potrebbe volerci un villaggio per crescere un bambino, secondo il vecchio proverbio, ma ci vuole un intero team di scienziati e ingegneri altamente qualificati per installare e far funzionare uno stato dell'arte, microsonda ionica eccezionalmente complessa. Basta chiedere a Julie Smith, uno scienziato della sicurezza nucleare presso l'Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell'Energia.

Smith è un membro del gruppo Nuclear Security Advanced Technologies nell'Ultra-Trace Forensic Science Center, dove lavora con il nuovo spettrometro di massa di ioni secondari su nanoscala dell'ORNL, o NanoSIMS, un potente strumento di imaging che verrà utilizzato per analizzare i materiali del ciclo del combustibile nucleare per il DOE e la National Nuclear Security Administration.

NanoSIMS si distinguono dagli altri spettrometri di massa a ioni secondari per la loro risoluzione submicronica, che consente ai ricercatori di esaminare le relazioni spaziali di diversi elementi e isotopi fino a 50 nanometri, meno di un millesimo della larghezza di un capello umano medio. Questo enorme potere consente ai ricercatori di eseguire analisi ultrafini in aree come la biochimica, geoscienze e materiali avanzati e acquisire una maggiore comprensione delle interazioni chimiche su scala nanometrica.

"È piuttosto bello quando guardi diversi ioni distribuiti attraverso un materiale, sia che sia solido, campione biologico o geologico, " ha detto Smith. "La scala con cui puoi guardarlo è semplicemente fantastica".

Smith e i suoi colleghi sono attualmente nella fase di messa in servizio e convalida dello strumento, che è stato al laboratorio per meno di un anno. Ci sono circa una dozzina di strumenti NanoSIMS negli Stati Uniti e solo tre nel sistema di laboratorio nazionale. NanoSIMS di ORNL sarà l'unico dedicato principalmente allo studio del ciclo del combustibile nucleare.

"Penso che le NanoSIMS si integreranno con altre tecniche che sono già disponibili qui all'ORNL, "Smith ha detto. "Saremo in grado di utilizzare le NanoSIMS per rispondere a domande scientifiche molto specifiche che richiedono una risoluzione su scala nanometrica".

Smith è stato originariamente formato come geologo e ha lavorato in geocronologia, determinare l'età delle formazioni rocciose, e cosmochimica, studiare meteoriti e altri campioni dallo spazio per comprendere la storia del sistema solare e della galassia.

Ha usato per la prima volta uno strumento SIMS durante il suo lavoro di dottorato, quando ha usato la tecnologia per datare rocce di oltre tre miliardi di anni. Dopo aver conseguito la laurea, ha lavorato per diverse aziende private e ha continuato ad utilizzare la tecnica SIMS su una varietà di materiali, dalla materia geologica e biologica ai semiconduttori e ai campioni nucleari forensi.

Smith ha incontrato il NanoSIMS più di dieci anni fa mentre lavorava al Lawrence Livermore National Laboratory ed è stato catturato dalla capacità dello strumento di violare la barriera di risoluzione dei micron. Quando ha scoperto che ORNL stava ricevendo una NanoSIMS, ha colto al volo l'occasione per entrare al piano terra con un modello aggiornato che non aveva mai usato prima.

"NanoSIMS è sempre stato il mio tipo preferito di strumento SIMS, " ha detto. "Ero davvero entusiasta dell'opportunità di venire a lavorare con questo gruppo, usa le NanoSIMS e crea un nuovo laboratorio."

ORNL è adatto per le NanoSIMS, Smith ha detto, in quanto dispone sia delle strutture che delle persone necessarie per allestire e mantenere l'unico, strumento sensibile. Normalmente ci vogliono più di due anni da quando viene effettuato un ordine per consegnare e installare un NanoSIMS, ma grazie alla vasta rete di supporto di ORNL, il programma è stato notevolmente accelerato e dimezzato quel tempo.

"La collaborazione all'interno di ORNL è stata ottima all'interno del mio gruppo e tra le direzioni, " ha detto Smith. "Ha reso le cose molto più facili, perché altre persone sarebbero venute ad aiutare fornendo attrezzature, consigli o materiali extra, così ho potuto concentrarmi sulla scienza all'interno del mio laboratorio."

Come nuovo arrivato in ORNL, Smith è stato lieto di trovare un'atmosfera collaborativa in laboratorio e che così tanti altri ricercatori fossero disposti a mettersi in contatto e creare una connessione personale durante il processo di installazione.

"Penso che tutti qui abbiano un atteggiamento davvero positivo, e che promuove il successo, " ha detto. "La gente qui piace vedere altre persone avere successo così come se stessi."

Smith ha affermato di aver imparato molto dalla varietà di ricerche che ha svolto nel settore pubblico e privato. Consiglia agli scienziati di tutti i livelli di esperienza di adattarsi all'uso delle risorse disponibili e di rimanere flessibili riguardo alla propria strategia scientifica. Potresti essere appassionato di seguire un percorso, lei disse, ma devi essere pronto a raccogliere nuove informazioni che ti aiutino ad andare in una direzione migliore, poiché alcuni dei risultati più affascinanti si trovano lì.

"Penso che sia eccitante non sapere cosa succederà dopo, " Smith ha detto. "Ogni giorno è diverso. Lo trovo davvero energizzante e mi tiene motivato".

Smith attende con impazienza le nuove intuizioni che verranno acquisite dal NanoSIMS mentre si avvicina alla fine della fase di commissioning e si prepara per i suoi primi progetti di ricerca entro la fine dell'anno. L'approvvigionamento e l'installazione dello strumento sono stati il ​​risultato di un team, e Smith prevede che altri vorranno collaborare in futuro per integrare la loro ricerca con il potere analitico delle NanoSIMS.

"La realizzazione scientifica non è solo un momento individuale di scoperta, è la raccolta incrementale di informazioni, " disse. "Poi un giorno, tutti i numeri si uniscono, e hai trovato qualcosa di nuovo e interessante per la comunità."

"Le scoperte vengono fatte perché molte persone lavorano su cose e condividono informazioni attraverso pubblicazioni e conferenze, "Smith ha detto. "Vorrei solo ispirare gli altri a fare un buon lavoro e condividere l'eccitazione di nuove scoperte".