ACELERANDO O FUTURO DA CIÊNCIA
2018
PRESIDENTE DA REPÚBLICA Michel Temer
MINISTÉRIO DA CIÊNCIA, TECNOLOGIA, INOVAÇÕES E COMUNICAÇÕES Gilberto Kassab Ministro de Estado Elton Santa Fé Zacarias Secretário Executivo
CONSELHO DE ADMINISTRAÇÃO DO CNPEM Rogério Cezar de Cerqueira Leite Presidente João Evangelista Steiner Helena Bonciani Nader Jailson Bittencourt de Andradre Marcelo Knobel José Fernando Perez Luiz Eugênio Araújo de Moraes Mello Marco Antonio Raupp Maurilio Biagi Filho Oswaldo Luiz Alves Ogari de Castro Pacheco Reginaldo dos Santos Liu Lin
ESTRUTURA EXECUTIVA DO PROJETO SIRIUS Antonio José Roque da Silva Diretor do Projeto Antonio Ricardo Droher Rodrigues Coordenador dos Aceleradores Harry Westfahl Jr. Coordenador das Linhas de Luz Oscar Horácio Vigna Silva Coordenador das Obras Civis Cleonice Ywamoto Marcelo Moreira Xavier Roberta Paschoal Gomes Marino Equipe de Gestão
FOTOGRAFIA Carlos Alberto Scorzato Guilherme Galembeck Gustavo Tilio Julio Fujikawa Nelson Chinalia Roberto Medeiros Equipe CNPEM
EDIÇÃO E REVISÃO Luciana Noronha C. de Oliveira MTB 0026595/RJ Maria Livia M. R. Gonçalves Renan Picoreti Cristiane Delfina Duarte
DESIGN GRÁFICO Amanda Kokol Coltro
GRÁFICA Fator Gráfico
CAMPINAS, NOVEMBRO DE 2018
Em 1987 foi iniciado o projeto de construção da primeira grande infraestrutura científica brasileira pelo Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), um laboratório multiusuário e aberto à comunidade científica e tecnológica do Brasil e do Exterior. O desafio de dominar as tecnologias para a viabilização da primeira fonte de luz síncrotron do hemisfério sul foi assumido em meio a grandes dificuldades econômicas, o que exigiu certo heroísmo e muita persistência da equipe do projeto. Em 1997, a fonte de luz síncrotron UVX foi inaugurada pelo LNLS. O planejamento e a construção de uma máquina com tamanha complexidade exigiram a formação e o treinamento de uma equipe de jovens pesquisadores, engenheiros e técnicos. Este conhecimento acumulado ao longo dos anos, por meio das pessoas que aqui trabalham é, até hoje, o maior patrimônio do Laboratório. Com o LNLS, surge também a semente daquele que se tornaria um dos principais centros de pesquisa do País, o CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais). A partir do sucesso do LNLS e da fonte de luz síncrotron, foram lançadas as bases de atuação dos outros três Laboratórios Nacionais do Centro: LNBio (de Biociências, oficialmente inaugurado em 2009), CTBE (de Ciência e Tecnologia do Bioetanol, inaugurado em 2010) e LNNano (de Nanotecnologia, inaugurado em 2011). Essa trajetória, repleta de desafios, permitiu que, passados 31 anos do início da sua construção, o LNLS
ampliasse sua vocação pioneira, com a construção do Sirius. A nova fonte de luz síncrotron será a mais brilhante em todo o mundo na sua classe de energia, e terá em seu núcleo um acelerador de elétrons de última geração. É um projeto de vanguarda, que abrirá novos horizontes de pesquisa em áreas estratégicas para o País e para o mundo, como saúde, agricultura e energia. Sirius estará à disposição da comunidade científica brasileira e internacional, contribuindo para a solução de grandes desafios científicos e tecnológicos, como o desenvolvimento de vacinas e medicamentos e tratamentos para doenças, de novos fertilizantes, espécies vegetais mais resistentes e adaptáveis e de novas tecnologias para agricultura, o aproveitamento de fontes de energia renováveis, a recuperação de petróleo em águas profundas, entre muitas outras potenciais aplicações com fortes impactos econômicos e sociais. Neste livro, apresentamos em imagens um pouco da história do LNLS e de seus membros, que chega aos dias de hoje com a construção do Sirius e sua consolidação como o maior projeto da ciência brasileira. Por fim, aponta para o futuro, em que esperamos encontrar, por meio da ciência, respostas para os grandes desafios da humanidade. Aliado às especialidades dos Laboratórios Nacionais do CNPEM em biotecnologia, nanotecnologia, biocombustíveis e tecnologia síncrotron, o Sirius promete inaugurar um novo capítulo da história da ciência brasileira, trazendo benefícios para toda a sociedade.
ANTONIO JOSÉ ROQUE DA SILVA Diretor-Geral do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais e do Projeto Sirius
SOBRE O CNPEM
Vista aérea campus CNPEM (Outubro/2018).
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O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) é uma organização social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). Localizado em Campinas-SP, possui quatro Laboratórios Nacionais – referências mundiais e abertos às comunidades científica e empresarial. O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) opera a única fonte de luz síncrotron da América Latina e está, nesse momento, construindo Sirius, o novo acelerador de elétrons brasileiro; o Laboratório Nacional de Biociências (LNBio) atua na área de biotecnologia com foco na descoberta e desenvolvimento de novos fármacos; O Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia de Bioetanol (CTBE) investiga novas tecnologias para valorização e transformação de materiais agroindustriais em bioprodutos com ênfase em biocombustíveis; e o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) realiza pesquisas científicas e desenvolvimentos tecnológicos em busca de soluções baseadas em nanotecnologia. Os quatro Laboratórios têm, ainda, projetos próprios de pesquisa e participam da agenda transversal de investigação coordenada pelo CNPEM, que articula instalações e competências científicas em torno de temas estratégicos.
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Nosso cérebro dá movimento, forma e cor ao mundo por meio da luz produzida pelo Sol, por lâmpadas ou chamas, que é refletida pelos objetos a nosso redor e captada por nossos olhos. No entanto, as cores que vemos não são uma propriedade intrínseca da luz que chega aos nossos olhos. Elas são, na verdade, a interpretação que nosso cérebro dá para o sinal elétrico produzido na retina, no fundo dos olhos, em resposta à incidência de luz. As células da retina são, por sua vez, sensíveis a apenas uma pequeníssima fração de todos os tipos de luz que existem, as chamadas ondas eletromagnéticas. Além da luz que nos é visível e que nos fornece muitas informações sobre o mundo a nossa volta, existem ainda outras tantas ondas eletromagnéticas, outros tantos tipos de luz, que não podemos ver. Esse é o caso, por exemplo, da luz ultravioleta produzida pelo Sol. Apesar de não podermos vê-la, ela é capaz de causar danos aos nossos olhos, além de ser um dos fatores responsáveis pela ocorrência de câncer de pele. Por outro lado, o estudo desses tipos invisíveis de luz permitiu o desenvolvimento das mais diversas tecnologias que as utilizam, como as ondas de rádio transmitidas por aparelhos de rádio e redes Wi-Fi, as micro-ondas de fornos e das redes de celulares, a luz infravermelha de controles remotos e portas automáticas, a radiação ultravioleta utilizada na esterilização de objetos e no tratamento de água, os raios X das radiografias e tomografias hospitalares e os raios gama utilizados em terapias contra o câncer. Essas tecnologias são resultado do avanço do conhecimento científico, que está intimamente ligado ao desenvolvimento de ferramentas que permitam visualizar e compreender a estrutura da matéria em escalas que normalmente nossos olhos não podem ver.
Microtomografia de raio X da região hipocampal do cérebro de camundongos produzida com o auxílio da luz síncroton.
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Por exemplo, para sabermos que os seres vivos são compostos por células, foram necessários a invenção e aprimoramento do microscópio ótico, entre o final do século XV e ao longo do século XVI. Nesse equipamento, luz é refletida pelo material que se deseja observar e em seguida atravessa um conjunto de lentes que amplifica a imagem para que nossos olhos possam perceber detalhes antes inacessíveis. Hoje sabemos ainda que todas as coisas, vivas ou não, são formadas de átomos. Estes átomos são compostos por um núcleo, positivamente carregado, e elétrons, negativamente carregados, que orbitam de maneira estável o entorno do núcleo. Cada material é composto por diferentes tipos de átomos, isto é, diferentes elementos químicos, que se ligam de diferentes formas. Além disso, a distribuição dos elétrons ao longo do material é o que define as suas propriedades macroscópicas – se ele será rígido ou maleável, opaco ou transparente, ou, ainda, condutor ou isolante. A compreensão das propriedades dos materiais requer, portanto, que conheçamos os átomos que os compõem e como estão distribuídos. Cada elemento químico possui uma espécie de impressão digital que permite que ele seja identificado pela forma como interage com as ondas eletromagnéticas, sejam visíveis ou não. Por isso, da mesma forma como a luz visível permite que observemos características macroscópicas das coisas, é possível utilizar outras diversas ondas eletromagnéticas para investigar a estrutura, a composição e as propriedades das coisas na escala microscópica. Elas nos permitem abrir uma nova janela para a observação do mundo ao nosso redor.
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A LUZ SÍNCROTRON
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Seja na criação de um medicamento, na extração do petróleo, no aproveitamento da biomassa para obtenção de energia ou no desenho de novos fertilizantes, a solução passa pela compreensão e manipulação dos mecanismos microscópicos por trás de processos macroscópicos, seja em materiais biológicos ou sintéticos. Para isso são necessárias ferramentas avançadas, que permitam a investigação de qualquer material, em diferentes escalas de tamanho, em diferentes escalas temporais e em condições reais de operação, com alta resolução espacial e temporal. Tudo isso com o detalhamento de diferentes informações, tais como a concentração de elementos químicos, os estados de oxidação dos átomos e suas ligações químicas, a estrutura cristalina e a orientação de grânulos dos materiais. Nesse sentido, as fontes de luz síncrotron constituem o exemplo mais sofisticado de infraestrutura de pesquisa aberta e multidisciplinar e que se torna cada vez mais popular ao redor do mundo. Hoje, elas são a melhor ferramenta já criada pela ciência com essa finalidade. Elas estão em constante aprimoramento para que possam fornecer informações cada vez mais detalhadas sobre a matéria. Essa luz síncrotron é um tipo de radiação eletromagnética de alto fluxo e alto brilho, que se estende por uma faixa ampla do espectro eletromagnético desde a luz infravermelha, passando pela radiação ultravioleta e chegando aos raios X.
Com o uso da luz síncrotron é possível penetrar a matéria e revelar características de sua estrutura molecular e atômica para a investigação de todo tipo de material. O amplo espectro dessa radiação permite aos pesquisadores utilizar o tipo de luz mais adequado para cada experimento que desejarem executar. Ainda, seu alto fluxo e alto brilho permitem experimentos extremamente rápidos e a investigação de detalhes dos materiais na escala de nanômetros. Com a luz síncrotron, é também possível acompanhar a evolução temporal de processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem em frações de segundo. Tudo isso, enquanto são submetidos os materiais que se quer analisar a diversas condições de temperatura e pressão, de vácuo e fluxo de diferentes gases, de campos elétricos e magnéticos, e muitas outras. Dessa forma, é possível realizar experimentos, por exemplo, nas mesmas condições em que as amostras se encontram na natureza – como no interior da crosta terrestre – ou nas condições em que os materiais serão utilizados – como no vácuo do espaço ou em processos industriais. As fontes de luz síncrotron são, assim, equipamentos extremamente versáteis, que encontram aplicações em praticamente todas as áreas do conhecimento. Uma máquina tão complexa é produto de toda a história do desenvolvimento de ferramentas que permitiram à humanidade observar a natureza com cada vez mais detalhes. Este olhar é decisivo para o avanço científico e tecnológico.
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PARA QUE SERVE A LUZ SÍNCROTRON? As fontes de luz síncrotron são equipamentos extremamente versáteis, que permitem a investigação de qualquer material para aplicação em praticamente todas as áreas do conhecimento.
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Além de tudo isso, uma fonte de luz síncrotron permite a investigação dos fundamentos da ciência que podem não ter aplicação imediata, mas formarão as bases das tecnologias do futuro.
Identificação da estrutura de proteínas relacionadas a doenças, para o desenvolvimento de novos medicamentos e tratamentos. Desenvolvimento de novos materiais, para componentes eletrônicos, como circuitos integrados e sensores.
Desenvolvimento de materiais, mais leves, resistentes e eficientes, como plásticos, metais, vidros e fibras, para aplicação em aviões, automóveis e outros produtos. Desenvolvimento de novos métodos para remoção de poluentes e sua reciclagem, com transformação em novas matérias-primas.
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Desenho de nanopartículas para combater vírus e bactérias, inclusive as resistentes a antibióticos.
Apoio no desenvolvimento de novos produtos industrializados, como xampus, cremes, protetores solares.
Investigação da concentração e localização de nutrientes e de suas condições de absorção pelo organismo, visando a produção de alimentos mais nutritivos.
Investigação de materiais relacionados à compreensão da história do planeta e da vida, como meteoritos e fósseis.
Compreensão dos processos químicos, físicos e biológicos que ocorrem no solo.
Compreensão das propriedades do petróleo e gás natural, visando sua exploração mais eficiente.
Aprimoramento das fontes renováveis de energia por meio de novos materiais e sistemas para células solares, células de combustível e baterias.
Estudos não-destrutivos de materiais raros e únicos produzidos pela humanidade e suas culturas, como artefatos arqueológicos e obras de arte.
Investigação de substâncias para a produção de fertilizantes mais eficientes, baratos, menos poluentes.
Desenvolvimento de novos catalisadores para a produção de combustíveis e produtos químicos a partir da biomassa. Análise da presença e dos efeitos de poluentes no meio ambiente, como gases ou metais pesados produzidos por processos industriais ou veículos.
COMO FUNCIONA UMA FONTE DE LUZ SÍNCROTRON?
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Fontes de luz síncrotron são grandes equipamentos planejados para produzir radiação eletromagnética de forma controlada para a investigação da composição e estrutura de diversos materiais orgânicos e inorgânicos. Elas são, em essência, fábricas de luz que funcionam de forma semelhante a diversas tecnologias bastante familiares. Em telefones celulares, por exemplo, os circuitos do aparelho fazem com que elétrons oscilem de um lado para o outro no material condutor da antena, sendo acelerados e desacelerados. Essa oscilação produz as ondas de rádio e micro-ondas que são emitidas pelo equipamento. São essas ondas as responsáveis por transmitir informação entre os aparelhos. Isso ilustra um fato fundamental da natureza: partículas carregadas, como os elétrons, emitem ondas eletromagnéticas quando são aceleradas. Já o tipo de onda eletromagnética produzida devido à aceleração e desaceleração dos elétrons vai depender da velocidade com que essas partículas estão viajando. No aparelho celular, os elétrons correm na antena a velocidades relativamente baixas e por isso a radiação produzida quando eles são acelerados é na faixa das ondas de rádio e micro-ondas. Ainda, essas ondas de rádio e micro-ondas são emitidas de forma aproximadamente igual em todas as direções. Já as fontes de luz síncrotron tem em seu coração um acelerador de partículas que é responsável por acelerar elétrons a velocidades altíssimas, próximas à velocidade da luz, e por mantê-los circulando em ultra-alto vácuo em órbitas estáveis por várias horas. Durante esse processo, os elétrons têm sua trajetória guiada por eletroímãs. Sempre que são forçados a fazerem uma curva, isto é, sempre que sofrem uma aceleração centrípeta, os elétrons emitem radiação eletromagnética. Essa radiação é chamada de luz síncrotron. Como os elétrons estão muito mais rápidos que num circuito elétrico, a radiação emitida possui energias maiores, na faixa da radiação ultravioleta e dos raios X. Ainda, a radiação não é mais emitida em todas as direções, mas sim concentrada na direção tangente à curva feita pelos elétrons.
As linhas de luz são como microscópios complexos que acondicionam e focalizam a radiação síncrotron para que ela ilumine as amostras dos materiais que se quer analisar.
Por isso, após ser produzida, a luz síncrotron pode ser direcionada para as estações de pesquisa, chamadas linhas de luz. As fontes de luz síncrotron comportam diversas linhas de luz, otimizadas para diferentes experimentos, que funcionam de forma independente entre si. Isso permite que diversos grupos de pesquisadores trabalhem simultaneamente em diferentes pesquisas. As linhas de luz são como microscópios complexos que acondicionam e focalizam a radiação síncrotron para que ela ilumine as amostras dos materiais que se quer analisar. A partir do modo como a luz síncrotron é absorvida, refletida, ou espalhada pelos átomos do material, é possível avaliar os tipos de átomos e de moléculas que o constitui, seus estados químicos, sua organização espacial e propriedades magnéticas, entre outras características.
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BENEFÍCIOS PARA O SETOR PRODUTIVO
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Para responder às atuais necessidades da sociedade e da economia, as empresas precisam constantemente olhar “através” da estrutura dos materiais, seja para desenvolver novos produtos e processos ou para melhorar os que já existem, tornando-os cada vez mais eficientes e baratos. As fontes de luz síncrotron têm sido aliadas do setor produtivo mundial e já beneficiaram o desenvolvimento de inúmeros produtos e componentes, de fraldas para bebês a turbinas para aeronaves. Elas já foram – e ainda são – usadas no desenvolvimento de baterias mais duráveis, resistentes e baratas para carros elétricos, celulares e laptops e para o desenvolvimento de novos semicondutores, capazes de aumentar a eficiência de células solares orgânicas para a produção de energia elétrica. Na área da saúde, pesquisas em síncrotron foram usadas no desenvolvimento do antiviral Tamiflu, produzido a partir do componente oseltamivir. Beneficiaram, ainda, o desenvolvimento de medicamentos para combate à leucemia, câncer de mama, de próstata, melanoma, aids, diabetes, osteoporose, colesterol alto, disfunções anticorpo-antígeno e gripe. Para citar alguns exemplos: a farmacêutica Abbott desenvolveu o Kaletra, um dos medicamentos mais prescritos para tratamento da infecção pelo HIV, e o anticancerígeno Votrient, feito a partir do componente pazopanib. A P&G usou a tecnologia para o desenvolvimento de condicionadores, detergentes, amaciantes, xampus e cremes faciais, enquanto a Dow Chemical fez pesquisas com síncrotron para o desenvolvimento de materiais para melhorar a absorção de fraldas descartáveis. Entre as maiores empresas dos EUA, de acordo com o ranking da revista Fortune, pelo menos 32 delas utilizam síncrotron em seus produtos. Exxon Mobil, Chevron, General Electric, Ford, HP, GM, IBM, Boeing, Johnson & Johnson, Pfizer, Novartis, Intel e 3M estão entre essas empresas. No Brasil, empresas como Vale, Braskem, Petrobras e Oxiteno também buscaram na luz síncrotron apoio na solução de sofisticados desafios tecnológicos.
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A história do LNLS e, portanto, também do CNPEM se inicia em 1980, quando o então presidente do CNPq, Lynaldo Albuquerque, requisita ao diretor do CBPF, Roberto Lobo, propostas para a construção de um laboratório dotado de um grande equipamento científico, que pudesse ser usado por pesquisadores de todo o País. A proposta da construção de um acelerador de elétrons para realizar estudos usando luz síncrotron foi apresentada a algumas sociedades científicas brasileiras em 1982. Em setembro do mesmo ano, Roberto Lobo renuncia à direção do CBPF para ser nomeado coordenador do Projeto Radiação Síncrotron. Ele seria responsável por desenvolver os estudos de viabilidade do projeto. Em 1983, um comitê executivo é nomeado com a coordenação de Aldo Felix Craievich, pesquisador do CBPF, e com membros externos ao centro, ligados a UFRJ, UNICAMP e USP. No ano seguinte é nomeado o conselho técnico-científico do projeto, com a participação de cientistas de diversas instituições. Em 5 de dezembro de 1984 é formalmente criado o Laboratório Nacional de Radiação Síncrotron (LNRS), com direção temporária de Roberto Lobo e envolvimento dos pesquisadores Ricardo Rodrigues e Aldo Craievich.
1985 Em janeiro, um grupo de pesquisadores, liderados por Ricardo Rodrigues, viaja para o Stanford Synchrotron Radiation Laboratory (SSRL), da Universidade de Stanford (EUA), para desenvolver o projeto conceitual de uma fonte de luz síncrotron para o Brasil. A foto mostra, da esquerda para a direita: Helmut Wiedemann (pesquisador do SSRL que supervisionou os brasileiros na ocasião), e os pesquisadores Liu Lin, Hélio Tolentino e Ricardo Rodrigues.
Diagrama do anel de armazenamento e do sistema de injeção do Projeto 1, incluindo um acelerador injetor (booster) e um anel de armazenamento de 2 GeV (giga elétron-volts).
1986 Em setembro acontece a nomeação de Cylon Gonçalves da Silva como diretor do Laboratório. Na mesma época o LNRS retira o termo “radiação” e muda de nome para Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). A imagem mostra o primeiro logotipo adotado pelo LNLS.
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1987
Primeira sede do LNLS em Campinas. A implantação do LNLS é iniciada em uma casa alugada na Rua Girassol, no bairro Santa Cândida, em Campinas. Lá se iniciam as contratações de alguns físicos, engenheiros e técnicos.
CNPq adquire galpão na Rua Lauro Vannucci, bairro Santa Cândida, que passou a abrigar a equipe do LNLS a partir de julho do mesmo ano.
1988 Maquete da primeira proposta de campus para o LNLS.
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1989 O projeto original da Fonte de Luz Síncrotron é revisto por dificuldades financeiras e técnicas: o Booster é removido e a energia de operação do anel de armazenamento é reduzida de 2 para 1,15 GeV (giga elétron-volts). A imagem mostra o projeto já concluído.
Em dezembro é concluída a construção de uma parte importante da máquina: o Acelerador Linear, ou Linac, em uma versão com energia de 50 MeV (Mega elétron-volts), que emite o primeiro feixe de elétrons.
1990 Em 19 de fevereiro ocorre a cerimônia de apresentação do Acelerador Linear, que marca a conclusão da primeira etapa da implantação do LNLS.
Equipe do LNLS durante a cerimônia de assentamento da Pedra Fundamental do futuro campus do LNLS, em uma área de 380 mil metros quadrados localizada no Polo de Alta Tecnologia de Campinas. A área foi cedida pelo Estado de São Paulo.
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Uma das reuniões trimestrais do Conselho Diretor do LNLS, em outubro de 1990
Em 19 de dezembro é feita a primeira foto aérea do campus do LNLS, já com área terraplanada para construção dos prédios.
Em dezembro, antes mesmo da construção da máquina, acontece a primeira Reunião Anual de Usuários do LNLS – então denominada “workshop”. O objetivo era discutir as características e prioridades das futuras linhas de luz que seriam implantadas no síncrotron. Na reunião, são apresentados os projetos preliminares das linhas de luz e estações experimentais. À esquerda: Registro do 1º Workshop Anual de Usuários, em 1990 À direita: Anúncio do 2º Workshop e foto da terceira edição.
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1991
Funcionários do LNLS apresentam o Linac (acelerador linear) ao Painel Internacional de Avaliação do Projeto.
1992 É concluída a montagem da primeira linha de luz síncrotron, para radiação na região do ultravioleta, a Linha de Luz TGM. A TGM é instalada no Center for Advanced Microstructures and Devices (CAMD), na Universidade da Louisiana (EUA). Na foto, da esquerda para a direita, Cylon Gonçalves da Silva, Antonio Rubens Britto de Castro, Eize Morikawa, José Geraldo Pacheco e Paulo de Tarso.
1993 Vista do campus do LNLS, em que podem ser vistos o prédio de fabricação de ímãs e a oficina mecânica. Nestes prédios seriam fabricados os componentes da futura fonte de luz.
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Linha de montagem dos ímãs dipolos do Anel de Armazenamento da futura fonte de luz síncrotron UVX. Todos os ímãs e grande parte dos demais componentes do acelerador foram fabricados internamente, pela própria equipe do LNLS.
1994
Vista parcial do campus em 11 de maio, já com estrutura metálica do Prédio da fonte de luz síncrotron prédios destinados à fabricação de ímãs e outros componentes do acelerador.
1995
Visão interna do prédio da fonte de luz síncrotron após a instalação das bases de concreto para suporte dos componentes dos aceleradores.
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Assentamento do primeiro ímã dipolo no prédio da Fonte de Luz Síncrotron. Os dipolos são responsáveis por curvar a trajetória dos elétrons no anel de armazenamento.
Em novembro acontece a Sexta Reunião Anual de Usuários, a primeira a ser realizada no campus definitivo. Nesta reunião é anunciado que, graças à alta qualidade dos magnetos produzidos pela equipe do LNLS, a energia dos elétrons seria elevada de 1,15 GeV para 1,37 GeV, aumentando o fluxo da luz síncrotron produzida.
Desenvolvimento de instrumentação científica para as linhas de luz.
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1996 Visão interna do prédio da Fonte de Luz Síncrotron com o Anel de Armazenamento de Elétrons e início da blindagem com blocos de concreto.
Na foto, Ricardo Rodrigues, Ruy H. A. Farias e Cylon Gonçalves da Silva (à frente), Pedro Tavares, Liu Lin, Lúcia Jahnel, Aldo Craeivich, Fernando da Silva Rafael e Carlos Scorzato, na sala de controle da Fonte de Luz Síncrotron. Em 22 maio acontece a primeira volta de elétrons no anel de armazenamento.
No segundo semestre as primeiras linhas de luz começam a ser instaladas. Em outubro, é observada pela primeira vez a luz síncrotron em uma das Linhas de Luz. A foto mostra a observação da Luz Síncrotron durante a 7a Reunião Anual de Usuários, em novembro do mesmo ano.
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1997 Em 1o de julho a fonte de luz síncrotron UVX é aberta à comunidade de ciência e tecnologia. Pouco antes, em abril, havia sido aberta a primeira chamada para que os pesquisadores desenvolvessem suas pesquisas no síncrotron.
1998 O LNLS deixa de existir como instituto do CNPq e se transforma na primeira instituição científica brasileira a ser administrada por uma Organização Social, a partir da criação da Associação Brasileira de Tecnologia de Luz Síncrotron – ABTLuS. A associação fica responsável pela gestão do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron.
1999 Vista parcial do campus, já com Alojamento de Visitantes, Prédio da Administração, Refeitório, Prédio Vermelho e prédio destinado ao Centro de Biologia Molecular e Estrutural (CeBiME), cuja implantação havia sido iniciada no ano anterior.
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2000 Técnicos trabalham na montagem do novo acelerador injetor, conhecido como Booster, com energia de 500 MeV (Mega elétron Volts). No Booster os elétrons ganham a energia necessária para que sejam depositados no Anel de Armazenamento. Ele também é responsável por aumentar a eficiência do processo de injeção dos elétrons no acelerador.
Primeira equipe do Centro de Biologia Molecular e Estrutural (CeBiME), que em 2009 dará origem ao Laboratório de Biociências, LNBio.
2001 Conclui-se o comissionamento do novo acelerador injetor de 500 MeV, conhecido como Booster. Isto permitiu aumentar o fluxo de fótons produzido pela fonte de luz síncrotron.
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2003 É concluída a atualização do sistema de radiofrequência do UVX para que ele pudesse comportar a futura instalação de dispositivos de inserção.
2006 É concluída a implementação do novo sistema de blindagem e proteção radiológica da Fonte de Luz Síncrotron, melhorando as condições de trabalho dos usuários.
2007 Em dezembro a ABTLuS passa a incubar o Centro de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), a pedido do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), que em 2009 dará origem ao Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol, mantendo a sigla CTBE.
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2008 Estudos preliminares são iniciados para o projeto de um novo anel de armazenamento de baixa emitância para o LNLS, provisoriamente chamado de LNLS-2.
2009 Acontece a reestruturação do LNLS e dos centros de pesquisa vinculados a ele. O campus assume o nome de Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), sob gestão da ABTLuS. O Centro passa então a comportar três Laboratórios Nacionais: o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (sendo mantida a sigla CTBE) e o Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), nova denominação do CeBiME. Em maio, o recém-criado CNPEM passa a ter um diretor-geral, e cada um dos laboratórios nacionais passa a ter seu próprio diretor.
2010 Após concurso interno, o projeto LNLS-2 é renomeado Sirius, a estrela mais brilhante do céu noturno. As definições do projeto avançam, e inicia-se a busca por uma área apropriada para obras civis necessárias à instalação da nova fonte de luz.
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2011 É criado o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), que passa a fazer parte do CNPEM. O Laboratório surge a partir de três unidades do C2NANO (Centro de Nanociência e Nanotecnologia Cesar Lattes) anteriormente vinculadas ao LNLS – o Laboratório de Microscopia Eletrônica (LME), o Laboratório de Microscopia de Tunelamento e Força Atômica (MTA) e o Laboratório de Microfabricação (LMF).
Visão geral do campus com seus quatro Laboratórios Nacionais, agora reunidos sob o nome de Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). No ano seguinte, a Organização Social ABTLuS muda de nome para CNPEM, refletindo a reestruturação do centro iniciada anos antes.
2012 O primeiro projeto do Sirius é apresentado a um comitê internacional de especialistas em síncrotron, que recomenda um equipamento mais moderno, na vanguarda tecnológica e que se mantenha competitivo por muitos anos. Seguindo a recomendação, a equipe do LNLS em pouco tempo redesenha o projeto para que o equipamento produza a luz síncrotron mais brilhante do mundo em sua categoria de energia.
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Concepção artística mostra como seria o prédio do Sirius, a nova Fonte de Luz Síncrotron Brasileira. O projeto da época previa uma fonte de luz de terceira geração, que posteriormente foi redesenhada como um equipamento ainda mais avançado.
2014 Equipe do LNLS reunida na Fonte de Luz Síncrotron UVX.
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Operada de forma aberta, em um Laboratório Nacional, uma fonte de luz síncrotron permite que centenas de pesquisas acadêmicas e industriais sejam realizadas anualmente, por milhares de pesquisadores, nas mais variadas áreas do conhecimento, com potencial para a resolução de problemas de qualquer natureza. A atual fonte de luz síncrotron brasileira UVX é capaz de realizar a maioria das análises convencionais disponíveis em equipamentos de seu porte. No entanto, apesar de sua alta confiabilidade e estabilidade, os parâmetros técnicos desta máquina já não permitem a realização de diversos experimentos avançados, possíveis em fontes de luz síncrotron mais modernas. A produção científica de ponta requer o uso de ferramentas atualizadas, que se mostrem competitivas frente a outras instalações científicas semelhantes. Por isso, o LNLS está construindo o Sirius, a nova fonte de luz síncrotron brasileira. Sirius é a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no País, e uma ferramenta fundamental para o estudo da matéria em suas variadas formas. Sirius será uma das primeiras fontes de luz síncrotron de quarta geração do mundo, e é projetada para ter o maior brilho dentre todos os equipamentos na sua faixa de energia. Sirius garantirá a competitividade da ciência e tecnologia brasileiras nas próximas décadas em áreas estratégicas, como nanociência, biologia molecular estrutural, materiais avançados e energias alternativas. Sirius é composto por um conjunto de aceleradores de elétrons, por estações experimentais chamadas de linhas de luz, e por um prédio que abrigará todo esse complexo, com estabilidade mecânica e térmica sem precedentes.
COMO FUNCI 1. ACELERADOR LINEAR - LINAC
CÂMARA DE VÁCUO Durante todo o processo de aceleração e armazenamento, os elétrons circulam por um ambiente de ultra-alto vácuo, semelhante ao da superfície da lua, fisicamente delimitado por tubos metálicos chamados câmaras de vácuo.
Os elétrons são inicialmente emitidos a partir do aquecimento de uma liga metálica e são acelerados por campos elétricos oscilantes até velocidades próximas à da luz.
CAVIDADE DE RF Dispositivos chamados de cavidades de radiofrequência são utilizados tanto no Booster, para acelerar os feixes de elétrons, quanto no Anel de Armazenamento, para repor a energia perdida por eles na forma de luz síncrotron.
ELETROIMÃS Os elétrons são mantidos em órbitas estáveis nos aceleradores por um conjunto de imãs que compõem a chamada Rede Magnética. Essa rede inclui imãs dipolos, que têm como papel principal gerar o campo magnético que curva as trajetórias dos elétrons, e imãs quadrupolos e sextupolos, que tem como função focalizar e corrigir o feixe de elétrons.
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5. LINHAS DE LUZ O feixe de luz síncrotron é conduzido até estações experimentais onde atravessa amostras de materiais que se quer analisar.
ONA O SIRIUS? 2. BOOSTER A energia dos feixes de elétrons vindos do LINAC continua a ser aumentada até a energia de operação do anel de armazenamento.
3. ANEL DE ARMAZENAMENTO Os feixes de elétrons são mantidos em órbitas estáveis e passam por dipolos e dispositivos de inserção onde produzem luz síncrotron.
LUZ SÍNCROTRON NOS DIPOLOS Na passagem dos elétrons pelos dipolos, luz síncrotron é produzida. Fontes de luz síncrotron que utilizam prioritariamente a luz emitida nos dipolos são chamadas de fontes de segunda geração. Esse é o caso do UVX, atualmente em operação no LNLS.
LUZ SÍNCROTRON NOS WIGGLERS E ONDULADORES
4. LUZ SÍNCROTRON Radiação de amplo espectro – desde o infravermelho até os raios X – e alto brilho, produzida quando os elétrons, com alta energia, têm sua trajetória desviada por campos magnéticos
Os trechos retos do anel de armazenamento podem acomodar equipamentos especiais chamados dispositivos de inserção. Esses dispositivos provocam oscilações na trajetória do feixe de elétrons por meio de campos magnéticos gerados pela sucessão de um grande número de polos magnéticos alternados. A cada oscilação na trajetória dos elétrons há emissão de luz síncrotron, o que amplia em muitas vezes a intensidade da luz produzida. Nas fontes de luz síncrotrons de terceira e quarta gerações, a radiação é emitida preferencialmente através desses dispositivos, como será o caso do Sirius.
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OS ACELERADORES DE ELÉTRONS DO SIRIUS
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No Sirius, o Anel de Armazenamento de 3 GeV e o Booster são concêntricos e localizados no mesmo túnel circular. Com 518,4 metros de circunferência, o Anel de Armazenamento será instalado no perímetro maior do túnel, enquanto o Booster de 496,8 metros será instalado no perímetro menor. O LINAC de 150 MeV fica em um túnel próprio de 32 metros de comprimento, conectado à parte interna do túnel principal. O Sistema de Injeção funciona em modo top-up, isto é, os feixes de elétrons são continuamente injetados no Anel de Armazenamento.
Com esta rede a emitância natural do Sirius atingirá o valor de 0,25 nm.rad para uma energia dos elétrons de 3 GeV, o que fará dele uma das fontes de luz síncrotron de maior brilho no mundo. A Rede Magnética do Anel de Armazenamento do Sirius é composta por 20 células magnéticas de cinco deflexões cada, conhecidas como rede 5BA (do inglês Five Bend Acromat), que apresentou o melhor compromisso em termos de baixa emitância, e grande número de seções retas para dispositivos de inserção considerando a circunferência máxima do anel. Com esta rede a emitância natural do Sirius atingirá o valor de 0,25 nm.rad para uma energia dos elétrons de 3 GeV, o que fará dele uma das fontes de luz síncrotron de maior brilho no mundo.
Uma inovação na rede do Sirius é a introdução de ímãs permanentes de alto campo – 3.2 T – no meio do dipolo central de 0.58 T da célula 5BA. Além de contribuir para a redução da emitância, esses dipolos de alto campo também irão produzir raios X duros com fótons de energia crítica em torno de 20 keV, o que significa que os dipolos produzirão fluxo de fótons utilizável até cerca de 120 keV. Esta configuração minimiza a potência total da radiação dipolar emitida pelo feixe. A combinação de dipolos com campos magnéticos baixos e magnetos de alto campo apenas nas posições das saídas de luz – para gerar raios X duros – é um aspecto inovador do projeto, que não só reduz a potência total de radiofrequência (RF) necessária, como também diminui a necessidade de refrigeração das câmaras de vácuo.
Sirius é a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no País, e uma ferramenta fundamental para o estudo da matéria em suas variadas formas. Sirius será uma das primeiras fontes de luz síncrotron de quarta geração do mundo, e é projetada para ter o maior brilho dentre todos os equipamentos na sua faixa de energia.
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MAIS BRILHO PARA A CIÊNCIA E TECNOLOGIA
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A qualidade e a variedade das pesquisas que podem ser realizadas em uma fonte de luz síncrotron são intimamente ligadas à qualidade da luz que é produzida. Essa qualidade é caracterizada por uma grandeza chamada brilho, que mede o quão intensa e focalizada é a luz gerada pela fonte. Assim, há uma busca constante pela construção de fontes de luz cada vez mais brilhantes, dentre os quais o Sirius se destaca por ser projetado para ter o maior brilho do mundo entre as fontes com sua faixa de energia.Em certas frequências, o brilho da luz síncrotron emitida pelo Sirius será mais de um bilhão de vezes superior ao que hoje está disponível aos pesquisadores no UVX.
Até 2020, devem ser entregues as 13 primeiras linhas de luz. Essas estações experimentais permitirão que sejam feitos estudos sem precedentes no Brasil, em praticamente todas as áreas do conhecimento de interesse acadêmico ou industrial. A alta energia dos raios X produzidos pelo Sirius permitirá que materiais duros e densos sejam analisados em profundidades de até alguns centímetros. Isso é fundamental para o estudo de aços e outros metais, além de concreto e de rochas. A maior energia dos raios X também vai permitir que praticamente todos os elementos químicos da tabela periódica possam ser analisados, incluindo, por exemplo, a importante classe das terras raras.
Este alto brilho permitirá que experimentos que já são feitos hoje sejam aprimorados enormemente, seja pela redução no tempo de aquisição de dados, pelo o aumento da precisão dos resultados das medidas ou pelo o aumento no número de amostras que podem ser analisadas num mesmo intervalo de tempo.
Sirius poderá abrigar até 38 linhas de luz, seis das quais são consideradas longas, com comprimento de 100 a 150 metros.
No entanto, Sirius possibilitará principalmente uma mudança qualitativa para as pesquisas dos usuários, permitindo a realização de experimentos hoje impossíveis no Brasil, e em alguns casos impossíveis em todo o mundo.
Até 2020, devem ser entregues as 13 primeiras linhas de luz. Essas estações experimentais permitirão que sejam feitos estudos sem precedentes no Brasil, em praticamente todas as áreas do conhecimento de interesse acadêmico ou industrial.
Para aproveitar ao máximo o alto brilho de uma fonte de luz síncrotron de quarta geração, as linhas de luz do Sirius devem não só dar acesso a versões aprimoradas de técnicas experimentais atualmente disponíveis como também permitir a exploração de novas técnicas para a resolução de problemas em áreas estratégicas para o Brasil. No Sirius poderão ser feitos experimentos em que o feixe de raios X atinge a amostra com intensidade e, ao mesmo tempo, com foco extremamente concentrado, na ordem de micrômetros e até de nanômetros. Quanto melhor focalizado for o feixe de radiação, maior é o detalhamento que se obtém da amostra que é analisada, o que terá impacto determinante no mapeamento químico e cristalográfico de materiais.
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UMA CONSTRUÇÃO ÚNICA
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No Sirius, cada feixe de elétrons tem, em alguns trechos do acelerador, apenas 1,5 micrômetros de tamanho vertical, o que é quatro vezes menor que uma célula vermelha do sangue. Esses feixes devem percorrer uma trajetória circular de 500 metros de circunferência, 600.000 vezes a cada segundo, durante horas, sem que sua posição oscile mais que um décimo do seu tamanho. Quanto mais estável e focalizado for o feixe de elétrons, melhor e mais brilhante será a luz síncrotron produzida e entregue para os pesquisadores. A qualidade da luz gerada a partir da aceleração dos elétrons é determinante para a qualidade dos resultados das pesquisas. Dessa forma, existem inúmeros desafios na construção das instalações que vão abrigar os aceleradores de elétrons e as estações experimentais. Estes desafios vão desde estabilidade do piso contra deformações e o cuidado com o isolamento das vibrações internas e externas até a estabilidade térmica dos ambientes e componentes. Todos os aspectos construtivos, desde suas fundações até sua cobertura, tiveram que levar em consideração exigências de estabilidade mecânica e térmica sem precedentes. Por isso, o edifício que abrigará Sirius é uma das construções civis mais avançadas já realizadas no país. Por exemplo, para evitar a propagação de vibrações, sejam elas geradas interna ou externamente, a fundação do prédio é dividida em duas estruturas totalmente independentes entre si. Enquanto a primeira tem como função suportar a estrutura do prédio, a segunda suporta o piso da área experimental e a blindagem dos aceleradores. Na região em que são instalados os aceleradores, a fundação é composta por cerca de 1300 estacas de concreto de 15 metros de comprimento e quase três metros de profundidade de solo modificado, misturado com cimento e agregados, e reaplicado em pequenas camadas, com alto grau de compactação. Este processo confere maior resistência e rigidez, reduzindo as vibrações propagadas pelo solo e compondo um maciço sobre o qual serão construídos os pisos dos aceleradores e linhas de luz. O piso que suporta os aceleradores é de concreto armado com 90 cm de espessura. A sua construção é realizada de forma a se obter um piso com estrutura monolítica sem a ocorrência de fissuras.
Quanto mais estável e focalizado for o feixe de elétrons, melhor e mais brilhante será a luz síncrotron produzida e entregue para os pesquisadores. A qualidade da luz gerada a partir da aceleração dos elétrons é determinante para a qualidade dos resultados das pesquisas. Além disso, os pisos que suportam os aceleradores e as linhas de luz devem ser extremamente planos: a diferença de altura entre ponto mais baixo e ponto mais alto do piso em toda sua área de 17 mil metros quadrados deve ser no máximo de 2 cm. Já os aceleradores de partículas, onde os elétrons são armazenados e a luz síncrotron é produzida, são instalados em um túnel com mais de 500 metros de comprimento médio monolítico, construído como uma peça monolítica de concreto armado, com paredes e cobertura de espessura variando entre 80 centímetros e 1,5 metros. Esse túnel é chamado de blindagem dos aceleradores e não só garante a segurança radiológica das dependências do Sirius, como também proporciona a devida estabilidade dimensional e mecânica aos equipamentos. A temperatura dentro desse túnel deve ser muito bem controlada com variação máxima de 0,1°C para mais ou para menos. Ao redor da blindagem, tem-se a área que recebe as instalações e equipamentos que compõem cada linha de luz, chamada de Área, ou Hall, Experimental.
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PARCERIAS TECNOLÓGICAS
O Projeto Sirius tem também como um dos seus objetivos estimular o desenvolvimento da indústria brasileira, por meio da indução de demandas de serviços, matérias-primas e equipamentos. Graças ao envolvimento das empresas brasileiras, hoje temos um índice de nacionalização do projeto – ou seja, dos recursos investidos dentro do País – de cerca de 85%. Somados, os diferentes tipos de parceria envolvem um universo de mais de 200 empresas brasileiras, de pequeno, médio e grande porte – sem contar aquelas envolvidas em demandas para as obras civis, que são gerenciadas pela construtora Racional Engenharia. Em meio a este universo, cerca de 40 empresas têm trabalhado em desenvolvimentos tecnológicos especialmente para o Projeto Sirius. WEG, FCA, PITEC, BIOTEC e Termomecânica são algumas das empresas parceiras envolvidas no Projeto Sirius.
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Os diferentes tipos de parceria envolvem um universo de mais de 200 empresas brasileiras, de pequeno, médio e grande porte – sem contar aquelas envolvidas em demandas para as obras civis, que são gerenciadas pela construtora Racional Engenharia. Em meio a este universo, cerca de 40 empresas têm trabalhado em desenvolvimentos tecnológicos especialmente para o Projeto Sirius.
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Imagem aérea do terreno reservado à construção do Sirius, após a conclusão da fase de terraplanagem.
2014
2013 Um terreno de 150.000 m², adjacente ao campus do CNPEM, é desapropriado pelo Governo do Estado de São Paulo para a construção do Sirius.
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Com a conclusão das obras de terraplanagem e do projeto executivo do Sirius, no dia 19 de dezembro é lançada a pedra fundamental das obras civis. Planta do pavimento térreo do Sirius, onde está instalada a fonte de luz síncrotron e as estações experimentais, chamadas linhas de luz.
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Em janeiro são iniciadas as obras das edificações para a nova fonte de luz síncrotron Sirius. Na foto é mostrado o estado das obras civis em junho de 2015.
2015
2014 Sirius passa a ser considerado pela comunidade científica internacional como uma máquina de quarta-geração, na vanguarda da tecnologia síncrotron. Há apenas duas fontes de luz de quarta geração em construção no mundo: O Sirius e o síncrotron sueco MAX IV. A imagem mostra o novo projeto arquitetônico do Sirius.
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Foto aérea captada em junho de 2016 mostra as obras de construção do Sirius com início da instalação da estrutura metálica de suporte da cobertura.
2016
Ao final do ano, quase 20% das obras civis do Sirius estão completas.
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2016
Foto aérea feita em novembro de 2016 mostra processo de cobertura do prédio. O piso na região dos aceleradores foi construído após a cobertura completa do prédio.
Recolocação do solo modificado na região do piso dos aceleradores, em abril de 2017
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Imagem aérea feita em julho de 2017 mostra a cobertura do prédio já concluída. Na época, ocorria a construção do piso especial na região dos aceleradores e estações de pesquisa.
2017 Operários trabalham na preparação da estrutura metálica para a concretagem do piso especial do Sirius, em julho de 2017.
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Construção do primeiro trecho da blindagem dos aceleradores, em setembro.
Concretagem do piso especial na região dos aceleradores e estações de pesquisa, em julho.
2017
Processo de medição tridimensional de um trecho da câmara de vácuo.
Detalhe de um protótipo da câmara de vácuo do Sirius.
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2018
Imagens aéreas das obras do Sirius em janeiro de 2018.
Detalhe do protótipo de ondulador, uma das estruturas responsáveis pela geração da luz síncrotron nas estações experimentais do Sirius.
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Imagem interna do hall experimental em finalização, maio de 2018.
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Operário trabalha nas obras do Sirius.
Em maio de 2018, o projeto Sirius é aberto pela primeira vez à sociedade, durante o evento Ciência Aberta. Na ocasião, os visitantes puderam percorrer o interior das obras do Sirius a bordo de um trenzinho.
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OperĂĄrios em canteiro de obras do Sirius em maio de 2018.
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Equipe do LNLS e do SINAP (Shanghai Institute of Applied Physics) no momento da geração do primeiro feixe de elétrons no acelerador linear do Sirius. Imagem do feixe de elétrons no computador na ocasião da chegada do primeiro feixe de elétrons no Linac.
Entrega do acelerador linear do Sirius (Linac), desenvolvido pela equipe do Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP) e instalado em parceria com a equipe do LNLS, em maio de 2018.
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Acelerador linear do Sirius já finalizado, após sucesso nos testes ainda em maio de 2018.
Imagem aérea noturna das obras do Sirius em junho de 2018.
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Imagem panorâmica do hall experimental do Sirius praticamente pronto, em junho de 2018.
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Túnel de concreto que abriga os aceleradores do Sirius pronto para o início da instalação dos componentes.
Colaboradores do LNLS instalam o primeiro suporte metálico para os ímãs do acelerador injetor (booster) do Sirius.
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Membros do LNLS montam monocromador de raios X de uma das estações experimentais do Sirius.
Detalhe interno do monocromador, componente que faz a “filtragem” da luz síncrotron para a produção de raios X nas estações experimentais do Sirius.
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Montagem das cabanas experimentais do Sirius, em outubro de 2018.
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Aceleradores do Sirius em processo de montagem, em outubro.
Colaborador do LNLS faz a verificação de eletroímãs.
Modelo tridimensional de um dos trechos do acelerador principal do Sirius
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Imagem aérea das obras do Sirius e campus do CNPEM após conclusão do arruamento, em outubro de 2018.
AMANHÃ
Em um síncrotron, as linhas de luz são os instrumentos científicos onde os experimentos são feitos. Uma vasta gama de experimentos pode ser realizada nessas estações de pesquisa, permitindo uma descrição quantitativa de que tipo de átomos e moléculas constituem um material, seus estados químicos e sua arquitetura de organização espacial, bem como suas deformações dinâmicas coletivas. Além disso, em uma linha de luz é possível ver como essas características microscópicas são alteradas quando o material é submetido a determinadas condições extremas, como temperaturas elevadas, tensão, pressão, campos elétricos ou magnéticos, ambientes corrosivos, etc., em uma classe de experimentos denominados in-situ. Esta capacidade é uma das principais vantagens das fontes de luz síncrotron, quando comparadas a outras técnicas de resolução mais alta, como a microscopia eletrônica, por exemplo. Em geral, uma linha de luz pode explorar muitos tipos diferentes de experimentos, em várias áreas científicas. No entanto, tipicamente seus componentes devem ser otimizados para uma gama menor de experimentos, definidos por um programa científico de maior foco, onde a linha será mais competitiva. Este planejamento busca tirar o máximo proveito do alto brilho produzido pelos aceleradores, explorando técnicas como espalhamento coerente, sondas de varredura de escala nanométrica, espectroscopia de espalhamento inelástico e condições extremas, em busca da vanguarda científica em diversas áreas.
AS LINHAS DE LUZ SIRIUS No Sirius, as linhas de luz são planejadas para fornecer instrumentação científica de ponta para solucionar problemas em áreas estratégicas para o desenvolvimento do Brasil, tais como saúde, agricultura, energia, água e meio ambiente. Estas áreas estratégicas são elos importantes do Sirius com os outros Laboratórios Nacionais do CNPEM.
Seguindo estas diretrizes, um conjunto inicial de 13 linhas de luz foi proposto para cobrir uma grande variedade de programas científicos. A entrega dessas linhas de luz deverá ocorrer em dois diferentes momentos: No momento da abertura da fonte de luz para usuários, seis estações
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de pesquisa devem entrar em funcionamento. Após o início das operações, outras sete linhas de luz serão construídas até o final do projeto, em 2021. As características fundamentais das estações experimentais previstas para o Sirius estão descritas a seguir.
PAINEIRA SAPUCAIA QUATI
INGÁ
CARNAÚBA IMBÚIA JATOBÁ MOGNO
CATERETÊ EMA
MANACÁ IPÊ
SABIÁ
Modelos 3D de linhas de luz do Sirius
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ESTAÇÕES EXPERIMENTAIS PRIMEIRA FASE: CARNAÚBA A linha de luz Carnaúba é a mais longa de todas, com um total de 150 m de comprimento, e fornecerá um feixe nanométrico com tamanho de foco de até 30 nm. Esta será a primeira linha de luz no mundo capaz de fazer nano-espectroscopia de absorção na faixa de raios-X tender, com foco desta dimensão. Ao mesmo tempo, a resolução espacial das imagens de nano-espectroscopia de raios X tender por varredura poderá ser ampliada a menos de 10 nanômetros através da combinação com a técnica de pticografia, que utilizará o espalhamento coerente da radiação fornecida pelo Sirius.
CATERETÊ A Linha de Luz Cateretê será otimizada para realizar imagens tridimensionais, com resolução nanométrica, por difração coerente de raios X (CDI), espectroscopia de correlação de fótons por raios X (XPCS), assim como espalhamento de raios X a baixos ângulos com resolução temporal, que se beneficiará do elevado fluxo da fonte. Uma das principais características desta linha é o seu feixe completamente coerente, focalizado em uma região de cerca de 40 micra, e uma câmera de detecção de espalhamento coerente de quase 30 m de comprimento. Esta configuração permitirá fazer imagens difrativas de objetos isolados, como células de mamíferos de dezenas
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Linha de Luz de Nanoscopia de Raios X A linha possibilitará vários tipos de análises de materiais nano-estruturados, e poderá obter imagens 2D e 3D com resolução nanométrica de composição e estrutura utilizando contraste de espectroscopia de absorção, emissão e difração. Experimentos nas áreas de ciências ambientais moleculares, por exemplo, permitirão obter informações sobre a composição e estrutura de solos, materiais biológicos, fertilizantes e outros, completamente além do alcance de instrumentos científicos atuais.
Linha de Luz de Espalhamento Coerente de Raios X de micra, em 3 dimensões, de forma não destrutiva e em ambiente líquido. Este tipo de imagem não destrutiva 3D de células de mamíferos, por exemplo, ainda não foi obtido por nenhum outro método no mundo, e será feito pela primeira vez na linha Cateretê, graças ao seu feixe coerente de alto fluxo (> 1012) e dimensões micrométricas. Alguns exemplos de investigações possíveis nesta linha de luz são o estudo da dinâmica de fenômenos biológicos e de estruturas nanométricas nas áreas de óleo, catalisadores e polímeros, assim como em pesquisas para a resolução de problemas das indústrias alimentícia, farmacêutica e cosmética.
EMA A linha de luz Ema possibilitará a realização de experimentos em amostras submetidas a condições extremas de temperatura, pressão e campos magnéticos, utilizando métodos de espectroscopia, difração e espalhamento inelástico de raios X. As temperaturas e pressões simuladas nesta linha de luz, através de aquecimento por lasers intensos e células de pressão com diamante, poderão chegar a 8000K e 800 GPa, respectivamente. Os campos externos que serão aplicados por imãs supercondutores, poderão chegar a quase 14 T. Tais condições só são realizáveis em ambientes com dimensões muito reduzidas e acessíveis somente pelo
MANACÁ A Linha de Luz Manacá será otimizada para cristalografia de macromoléculas com foco micrométrico e submicrométrico. Dedicada ao novo método de cristalografia de proteínas em série, a Manacá permitirá a elucidação das estruturas de proteínas mais complexas, que tipicamente só podem formar cristais de mícron a submícron, não adequadas para cristalografia convencional de proteínas. Este novo método foi inicialmente apenas explorado em lasers de elétrons livres, mas agora também está sendo aplicado a síncrotrons de 3ª geração. Tem um grande potencial de uma segunda revolução na biologia estrutural, em grande parte com foco em proteínas de membrana.
MOGNO A linha de Luz Mogno será dedicada à obtenção de imagens tridimensionais de materiais variados, de forma rápida, não invasiva, quantitativa e de alta resolução. Sua instrumentação permite obter imagem 3D de materiais através de microtomografia computadorizada de raios X (μCT), em escalas de comprimento múltiplas e com resoluções até 100 nm, para objetos de até alguns centímetros, mesmo para materiais mais densos. Em 2016, o LNLS abriu uma linha de luz de microtomagrafia de raios X para seus usuários, com o principal
Linha de Luz de Espectroscopia e Difração de Raios X em Condições Extremas feixe de alto brilho do Sirius. Neles, será possível estudar novos materiais que não existem naturalmente em condições normais, mas que podem apresentar propriedades macroscópicas inusitadas, como superconductividade e magnetismo em altas pressões. Também será possível simular ambientes internos a planetas e entender as propriedades da matéria que compõe seu interior, algo que ainda é um desafio científico para as geociências. Esta linha de luz é projetada para ter duas cabanas experimentais, de forma a cobrir a maioria das técnicas de condições extremas empregadas hoje em laboratórios síncrotron no mundo inteiro. Linha de Luz de Cristalografia de Macromoléculas com Micro e Nanofoco O alto brilho dos síncrotrons de 4ª geração como Sirius e MAX IV irá impulsionar este método, através de feixes de raios-X intensos, com foco micrométrico ou até submicrométrico com divergências inferiores ao milirradiano, ambos necessários para resolver a estrutura de grandes complexos de proteínas. Informações detalhadas sobre essas estruturas são importantes não apenas na área da saúde, mas também na descoberta de enzimas (proteínas com funções catalíticas) com aplicações comerciais na produção de alimentos, bio-combustíveis, defensivos agrícolas e cosméticos. Linha de Luz de Microtomografia de Raios X objetivo de criar uma comunidade de usuários de técnicas de imagem por raios-x. No entanto, as aplicações desta linha de luz eram limitadas pela baixa energia da fonte de luz UVX. No Sirius, os ganhos em energia, no fluxo na amostra e no tamanho da fonte levarão as análises por tomografia a um patamar mundialmente competitivo. As grandes vantagens da tomografia de raios X com luz síncrotron de alto brilho são melhor contraste de imagem e maior resolução espacial e temporal.
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IPÊ A linha de luz Ipê terá dois tipos de estações experimentais para estudar a distribuição de níveis de energia eletrônicos em átomos e moléculas presentes em interfaces líquidas, sólidas e gasosas. A primeira trata-se de uma estação para o estudo do espalhamento inelástico de raios-X moles (RIXS, do inglês resonant inelastic X-ray scattering) em condições próximas as condições ambientes (NAP, de Near Ambient Pressure). Este tipo de experimento permite sondar a forma como as ligações químicas ocorrem nas interfaces de materiais como catalisadores, células eletroquímicas, materiais sujeitos a corrosão, entre outros. Isto poderá ser feito tanto do ponto de vista de ligações moleculares nas interfaces, quanto sobre as condições transientes de formação ou
Linha de Luz de Espectroscopia de UV e Raios X Moles de Alta Resolução quebra destas ligações, utilizando o relógio interno formado pela excitação seletiva de elétrons de caroço dos átomos presentes na ligação química. A segunda estação da linha Ipê será da espectroscopia de fotoelétrons (ARPES, de angular resolved photoemission spectroscopy), que permite medir a distribuição de velocidades e a forma com que se propagam os portadores de carga em materiais isolantes, semi-condutores, condutores e até super-condutores. Esta técnica está hoje disponível para usuários na linha PGM do UVX, mas no Sirius terá um ganho de muitas ordens de magnitude em eficiência e permitirá análises de amostras milhares de vezes menores com maior precisão.
SEGUNDA FASE: QUATI A Linha de Luz Quati permitirá a realização de experimentos de espectroscopia de absorção de raios X de alta qualidade e alta resolução temporal, nos modos de XANES (X-Ray Absorption Near Edge Structure) e EXAFS (Extended X-Ray Absorption Fine Structure). Quati permitirá a realização de medidas na escala temporal de milissegundos, o que possibilita a
SABIÁ Sabiá é uma linha de luz projetada para espectroscopia de absorção e de fotoemissão com Raios X moles. Em particular, a espectroscopia por fotoemissão em condições de pressões próximas a pressões ambiente, AP-XPS (do inglês, Ambient Pressure X-Ray Photoelectron Spectroscopy) permite obter informações quantitativas sobre composição e especiação de elementos químicos de moléculas adsorvidas em superfícies, nas condições
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Linha de Luz de Espectroscopia de Raios X com Resolução Temporal análise espectroscópica em tempo real de uma enorme variedade de processos físicos e químicos, como sínteses de materiais, estudos de nanopartículas e principalmente catalisadores. Os usuários serão capazes de estudar estrutura de materiais e catalisadores em altas temperaturas, sob fluxo ou pressão de gases em condições de operação. Linha de Luz de Espectroscopia de Raios X Moles de Alto Fluxo próximas as de processos catalíticos e eletroquímicos reais. Na técnica de espectroscopia de raios-X moles por dicroismo magnético, também disponível na linha Sabiá, será possível obter informações em nível atômico que identificam a origem do magnetismo em materiais utilizados em diversas aplicações desde mídias de gravação magnética até imãs de alto campo utilizados em geradores heólicos.
PAINEIRA A Linha de Luz Paineira é planejada para as técnicas de difração em policristais, difração de monocristais e espectroscopia, visando a caracterização estrutural de materiais policristalinos (como cerâmicas, fármacos, minerais, óleo e gás, catalisadores, etc.). Uma aplicação importante
JATOBÁ A Linha de Luz Jatobá será dedicada à difração de raios X in-situ em materiais estruturais, e cobrirá energias na faixa dos raios X de altas energias, o que permitirá uma grande penetração dos raios X em qualquer tipo de material, de milímetros – em materiais contendo chumbo – a
INGÁ A Linha de Luz Ingá explorará a caracterização de materiais por espalhamento inelástico de raios X (IXS), com raios-X tender, em que há mudança de energia dos fótons espalhados nas interações com a matéria. Técnicas convencionais de difração e espalhamento de raios X, pressupõem que a
IMBÚIA
Linha de Luz de Difração de Raios X em Policristais da Paineira será o estudo in-situ de formação de novas fases cristalográficas durante o curso de reações químicas. Por exemplo, será possível acompanhar as mudanças de estrutura cristalina nas reações entre sólidos e gases ou líquidos, recorrentes na pesquisa de novos catalisadores. Linha de Luz de Tomografia e Difração de Raios X de Alta Energia centímetros, em materiais como o aço, com grande potencial de aplicação em simulações termomecânicas. Duas principais estações experimentais serão disponíveis para realização de experimentos de investigação estrutural de materiais como metais, rochas, cerâmicas e concreto. Linha de Luz de Espalhamento Inelástico de Raios X energia dos fótons espalhados é igual à dos fótons incidentes, o dito espalhamento elástico. A linha Ingá explorará a caracterização de materiais por espalhamento inelástico (IXS) em que há mudança de energia (ou momento) dos fótons espalhados na interação entre fótons e matéria. Linha de Luz de Micro e Nanoespectroscopia de Infravermelho
A Imbuia é uma linha de luz de infravermelho baseada no princípio da microscopia de campo próximo, que permite atingir até 20 nm de resolução espacial. Ela será dedicada à experimentos de micro e nano-espectroscopia de infravermelho (IR) na faixa de infravermelho médio. Esta faixa energética do espectro eletromagnético contém os níveis
de energia associados às vibrações e rotações moleculares. Tais modos vibracionais e rotacionais são assinaturas particulares dos grupos funcionais das moléculas e permitem a análise composicional de praticamente qualquer material, com ênfase em materiais biológicos e sintéticos. Existem apenas três linhas de luz no mundo como esta.
SAPUCAIA
Linha de Luz de Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos
A Linha de Luz Sapucaia será dedicada ao espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS). Esta técnica permite, por exemplo, compreender mecanismos biológicos fundamentais por meio da determinação de estruturas complexas de proteínas, sem a necessidade de cristalização das macromoléculas. Ela
permitirá responder diversas questões relacionados a ciências da vida (aplicações biológicas e médicas), biologia estrutural (proteínas, lipídios, macromoléculas) e um vasto campo de ciências dos materiais, incluindo nanotecnologia, polímeros, catálise, reologia e ciências ambientais.
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USO DA LUZ SÍNCROTRON EM ÁREAS ESTRATÉGICAS
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AGRICULTURA
O agronegócio representa cerca de 25% do Produto Interno Bruto (PIB) do Brasil e o País apresenta índices acima da média mundial de desenvolvimento agrícola. Ainda assim, são inúmeros os desafios para se alcançar uma produção agrícola mais eficiente e menos poluente. Na agricultura, um ou mais nutrientes necessários para o crescimento e desenvolvimento das plantas são fornecidos ou suplementados através de fertilizantes, que podem ser substâncias minerais ou orgânicas, naturais ou sintéticas. No entanto, o caminho físico-químico percorrido pelos nutrientes desde a dispersão deste insumo até sua incorporação no metabolismo vegetal ainda não é bem compreendido. Isso provoca o uso ineficiente dos fertilizantes, de forma excessiva e, com frequência, nociva ao ambiente. O solo é uma combinação sólida e heterogênea de compostos orgânicos e inorgânicos, imersos em soluções aquosas e em meio a raízes de plantas. Os processos químicos, físicos e biológicos que ali acontecem em nível atômico e molecular é o que controla o transporte e a disponibilidade de nutrientes. Por isso, a partir do conhecimento da estrutura tridimensional dessa região, chamada de rizosfera, é possível obter novas variedades de plantas por meio de técnicas de melhoramento genético, com características específicas para aumentar a absorção de nutrientes. Uma classe importante dessas substâncias são os fertilizantes nitrogenados, que fazem parte da conhecida
mistura NPK. O nitrogênio é um importante elemento químico para as plantas, componente de proteínas e da clorofila. No entanto, embora o gás nitrogênio (N2) seja abundante na atmosfera, ele não pode ser absorvido diretamente pelas plantas. Antes, o gás nitrogênio precisa ser transformado em outras formas químicas, por exemplo amônia (NH3). Atualmente, a produção de amônia em escala industrial requer condições extremas de temperatura e pressão, e estima-se que este processo consuma entre 1 a 2% da produção mundial de energia. Por outro lado, essa transformação já ocorre no próprio solo em condições ambiente, proporcionada por enzimas chamadas nitrogenases, produzidas por bactérias. A compreensão de seu mecanismo de atuação é essencial para seu uso industrial, e isso passa pela investigação de sua estrutura molecular. No entanto, não é somente o aumento bruto da produtividade que é importante, especialmente quando são consideradas as plantas que usamos como alimento. O conhecimento sobre a forma química com que o nutriente se apresenta, sua biodisponibilidade, permite saber se ele será, de fato, absorvido pelo organismo. Por sua vez, a investigação da localização dos nutrientes é fundamental para que os alimentos que são beneficiados antes do consumo mantenham seus nutrientes após esse processo. Entender essa distribuição espacial permite otimizar o processamento e aumentar o valor nutricional dos alimentos, sem aumento de custo.
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ENERGIA
Um dos maiores gargalos para o desenvolvimento tecnológico no mundo, inclusive de países em desenvolvimento como o Brasil, é a disponibilidade de energia abundante, limpa e barata. Para que isso seja alcançado, novos materiais precisam ser desenvolvidos para aprimorar a conversão de biomassa em combustíveis e para canalizar de forma eficiente a energia luminosa do sol, energia cinética dos ventos ou energia potencial dos recursos hídricos.
Mesmo com a intensa busca de fontes alternativas de energia, a matriz energética mundial ainda é majoritariamente dependente do petróleo. Assim, novos materiais são também necessários não só para aprimorar sua extração e refino, como também para a utilização mais eficiente dos combustíveis fósseis e para a reciclagem do dióxido de carbono (CO2) e outras substâncias resultantes de seu consumo.
A produção eficiente e economicamente viável de combustíveis e produtos químicos a partir da biomassa é um dos grandes desafios deste século. O Brasil já é destaque na transformação de biomassa devido à produção e uso do etanol como combustível, e tem a chance de ampliar ainda mais seu pioneirismo e inovação com o desenvolvimento e o domínio de novas tecnologias para a geração de biocombustíveis e outros produtos químicos.
A exploração de óleo e gás em águas profundas necessita da compreensão das propriedades mecânicas e de transporte dos materiais sob os quais são encontrados o óleo e o gás. A heterogeneidade desses materiais, bem como suas propriedades multifásica e multiescala, exigem um conjunto de análises distintas que permitam a conexão entre a escala micro e a macroscópica, incluindo a possibilidade de medidas em diferentes condições de pressão e temperatura.
Para que a conversão da biomassa aconteça, é preciso que os carboidratos que a compõem sejam quebrados em açucares menores, o que pode ser feito tanto por rotas químicas como biológicas. O grande desafio científico reside no desenvolvimento de catalisadores ou coquetéis enzimáticos baratos, que promovam elevada conversão do reagente de partida e seletividade ao produto de interesse. Catalisadores são particularmente interessantes porque são facilmente separados do meio reacional, podem ser reciclados e são também resistentes ao meio reacional agressivo, necessário para a transformação da biomassa.
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Além disso, a própria constituição do petróleo e as propriedades de suas diversas frações influenciam sua exploração. Por exemplo, as características dos chamados asfaltenos determinam a viscosidade do óleo bruto, assim como sua tendência à floculação e precipitação. Eles podem entupir meios porosos de rochas, reduzindo dramaticamente a permeabilidade dos poços. Ainda, na refinação, os asfaltenos podem também causar desativação de catalisadores. Por isso, o estudo da micro e nanoestrutura do petróleo é também essencial para aprimorar sua exploração.
SAÚDE A compreensão de problemas relacionados às ciências da vida e medicina passa pelo estudo de seres vivos em diferentes escalas, desde organismos inteiros, órgãos e tecidos até células, organelas e moléculas biológicas ativas, como as proteínas e enzimas.
comprovadamente eficazes pode se saber muito pouco sobre os seus mecanismos moleculares de ação. A elucidação destes mecanismos pode inclusive abrir as portas para a obtenção de novos fármacos com menos efeitos colaterais.
As quinases, por exemplo, são uma classe de enzimas que participa ativamente na regulação de processos celulares, como metabolismo, crescimento e diferenciação. Por isso, o desenvolvimento de moléculas que inibam sua ação têm sido objeto de pesquisa para o tratamento de alguns cânceres, doenças inflamatórias e do diabetes.
Outro problema importante para a medicina tem a ver com as chamadas doenças tropicais negligenciadas como, por exemplo, a Malária. Esta é uma doença infecciosa, febril, potencialmente grave, causada pelo parasita do gênero Plasmodium, transmitido aos seres humanos, na maioria das vezes pela picada de mosquitos infectados. Estima-se que mais de 40% da população mundial está exposta ao risco de adquirir malária e, no Brasil, a grande maioria dos casos de transmissão da doença se concentra na região amazônica, considerada uma área endêmica no País.
Uma vez que uma proteína é identificada como o alvo terapêutico, o estudo de sua estrutura molecular e de sua interação com outras moléculas permite o chamado desenho racional de fármacos. Vários inibidores de quinases desenvolvidos por desenho racional tem sido alvo de testes clínicos, sendo o de maior sucesso o imatinib (Glivec). Esse fármaco é usado para tratar leucemia mieloide crônica, tumores estromais gastrointestinais, e outras doenças malignas. Outros exemplos de sucesso desta metodologia incluem o captopril (Capoten) para o tratamento de hipertensão; a dorzolamida (Trusopt), para o tratamento de glaucoma; e vários medicamentos que fazem parte do coquetel antirretroviral que inibem a replicação do vírus HIV. Por outro lado, a maioria dos medicamentos disponíveis hoje não foram desenvolvidos por meio do desenho racional. Mesmo em medicamentos muito usados e
Durante o desenvolvimento do parasita nos glóbulos vermelhos, ele passa por várias transformações que permitem sua propagação no hospedeiro e a infecção de outros mosquitos, dando continuidade a seu ciclo de vida. O conhecimento da estrutura tridimensional das fases do desenvolvimento deste e de outros parasitas permite apontar gargalos nesse processo e guiar formas de atacá-los, impedindo a transmissão da doença. Esse tipo de análise, combinado com outras técnicas, como a cristalografia de proteínas, torna possível uma visão global dos mecanismos de metabolismo celular, desde o nível atômico até o nível de tecido, abrindo não só perspectivas em parasitologia como também na compreensão de processos ligados a outras doenças, a nutrição e a atividade enzimática.
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RUMO AO FUTURO
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A humanidade se depara hoje com um conjunto de grandes desafios cujas soluções são fundamentais para sua evolução sustentável. São necessárias respostas para questões relacionadas à saúde global, água potável, energia, meio ambiente, mudanças climáticas e alimentação para uma população mundial já acima de 7 bilhões e com uma perspectiva de atingir 11 bilhões até o final do século. A estratégia científica para enfrentar todos esses desafios passa pela compreensão dos mecanismos na micro- e nanoescala, que levam a processos macroscópicos de interesse em materiais biológicos ou sintéticos. Esse conhecimento vem do esforço e trabalho conjunto de físicos, químicos, biólogos, médicos, engenheiros, agrônomos e outros profissionais, e é o que permite o desenvolvimento de materiais mais leves e resistentes, melhores fármacos, equipamentos de iluminação mais eficientes e econômicos, fontes de energia renováveis e equipamentos menos poluentes. As novas fronteiras do conhecimento trazem a escala do átomo para a realidade da engenharia, promovendo o desenvolvimento de tecnologias e de novos produtos para o mercado e para a solução dos grandes problemas da humanidade. Por isso, o domínio das ferramentas científicas usadas para investigar o nível fundamental da matéria tem impacto direto sobre o nível de inovação e de desenvolvimento de uma nação. As soluções para um futuro sustentável exigem ações de investimento em recursos humanos qualificados, ciência, tecnologia e inovação e infraestrutura científica. E no contexto brasileiro, é de especial importância que as diretrizes políticas em prol da inovação estimulem a criação de infraestruturas científicas de ponta, que operem de forma aberta e estejam disponíveis para a comunidade acadêmica e para os setores produtivos da agricultura, indústria e serviços, permitindo a análise de materiais nas suas mais variadas formas. Todos os países com economias fortes e tecnologicamente avançados possuem uma ou mais dessas
infraestruturas. Esses países têm investido cada vez mais em fontes de luz síncrotron sofisticadas, em uma constante corrida para manter a competitividade dos seus sistemas de inovação. Sirius irá disponibilizar para as comunidades acadêmica e industrial brasileiras o melhor que esse tipo de equipamento tem a oferecer. A nova fonte de luz síncrotron brasileira é a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no País. Ela deve colocar o Brasil na liderança mundial de geração de luz síncrotron, e foi projetada para ter o maior brilho dentre todos os equipamentos na sua classe de energia. Operada de forma aberta, em um Laboratório Nacional, esta nova infraestrutura possibilitará um enorme ganho de escala, permitindo que centenas de pesquisas acadêmicas e industriais sejam realizadas anualmente, por milhares de pesquisadores, nas mais variadas áreas do conhecimento. Ao longo de seu desenvolvimento, o Sirius mostrou-se um projeto estruturante para o Brasil. Além de posicionar o País na fronteira do conhecimento, ele tem um impacto positivo sobre a inovação da indústria nacional, por meio da construção dos seus sofisticados componentes. Também influencia na formação de recursos humanos altamente qualificados, como cientistas, engenheiros e técnicos e, por fim, impacta enormemente na internacionalização e visibilidade do País. O desenvolvimento deste projeto – e o sucesso obtido por ele até agora – tem sido resultado do esforço de centenas, quiçá milhares de pessoas, envolvidas em seu desenho e construção. É também resultado de grandes esforços de financiamento realizados ao longo dos últimos anos pelo Governo Federal, por meio do Ministério de Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). Combinar estações de pesquisa especialmente escolhidas e desenhadas para atacar problemas estratégicos, usando uma das fontes de luz síncrotron mais avançadas do mundo, de modo a transformar conhecimento microscópico em riqueza para a nação - essa é a proposta do Sirius para o avanço tecnológico do País.
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Este livro foi composto em IBM Plex Serif e Kreon, e impresso em Papel Couchê 115g/m² pela Fator Gráfico na Primavera de 2018.