中子技术长期以来一直受到各个科学领域的重视，因为它们能够穿透材料而不改变其结构。然而，它们在环境和生物科学中的应用却受到限制。土壤-水相互作用和植物生理学等复杂系统对传统方法来说具有挑战性。由于这些挑战，迫切需要增强中子技术以更深入地了解这些复杂的过程。

中子揭示环境和生物之谜

橡树岭国家实验室的研究人员进行了这一展望，该研究于 2024 年 4 月 15 日发表在《环境科学与工程前沿》上。它探讨了中子方法在环境和生物科学中的应用，重点关注最近的进展及其解决关键研究挑战的潜力。该研究强调了中子散射、成像和其他技术在研究多尺度复杂生物和环境系统方面的能力。

这项研究确定了中子技术具有巨大价值的几个关键领域。例如，中子成像对于可视化土壤-根系相互作用至关重要，可以详细了解根际水和养分的运输情况。中子散射技术使研究人员能够探测多孔材料的纳米级结构，提供有关各种条件下流体动力学和材料行为的重要数据。

散裂中子源第二靶站 (STS) 等新仪器的开发拓宽了中子研究的范围，使时间分辨研究和更小的样本量成为可能。这些进步为现场研究开辟了新的可能性，使人们能够更全面地了解应对气候变化和可持续农业等全球挑战至关重要的过程。

该领域的领先专家亚历山大·乔斯博士评论道：“中子技术的进步不仅仅是渐进的;它们代表了我们研究复杂环境和生物系统的方式的范式转变。随着世界各地中子设施的新功能不断涌现，我们即将发现曾经超出我们能力范围的见解，这对于解决环境科学和生物学领域一些最紧迫的挑战至关重要。”

这项研究的含义是广泛的，尤其是在可持续农业，环境保护和生物能源方面。

这些方法的持续开发和应用可能会导致了解环境和生物过程如何相互作用，最终为管理自然资源管理和减轻气候变化影响的更有效的策略做出了贡献。