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Conheça o Sirius: a nova fonte de luz síncrotron brasileira

por Kamila Jessie | 07/02/2020
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Grandes aplicações em áreas como saúde, energia e meio ambiente requerem pesquisas de níveis fundamentais, desde átomos e moléculas. Nesse cenário, entra o Sirius, a nova fonte de luz síncrotron brasileira, que é a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no Brasil. O Engenharia 360 visitou o Sirius e conta aqui como ele é incrível em todas as escalas.

Vista aérea do Sirius.
Vista aérea do Sirius. Foto: MCTIC.

O que é luz síncroton?

A luz síncrotron consiste de tipo de radiação eletromagnética de alto fluxo e alto brilho que se estende por uma faixa ampla do espectro eletromagnético, desde a radiação infravermelha, passando pela ultravioleta e até os raios X. Ela é produzida quando partículas carregadas, aceleradas a velocidades próximas à velocidade da luz, têm sua trajetória desviada por campos magnéticos. Com isso, a gente entende que, para produzir luz sincrotron, é necessário o uso de aceleradores de partículas.

O amplo espectro da luz síncrotron permite que os cientistas utilizem os comprimentos de onda mais adequados para seus experimentos, penetrando a matéria e revelando características moleculares e atômicas. Além disso, o alto fluxo e o alto brilho permitem experimentos mais rápidos e a investigação de detalhes cada vez menores, com resolução na escala de nanômetros. Vale apontar que a radiação síncrotron também permite acompanhar temporalmente processos que ocorrem em frações de segundos, em diferentes condições de temperatura e pressão.

Sirius: a nova fonte de luz síncrotron brasileira

Sirius, a nova fonte de luz síncrotron brasileira, pode ser considerada a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no País e uma das primeiras fontes de luz síncrotron de 4ª geração do mundo. O Sirius foi projetado foi para ter o maior brilho dentre todos os equipamentos na sua classe de energia. É tecnologia 100% brasileira, viu?

O alvoroço aqui no Engenharia 360 já havia começado no início da construção do Sirius e a gente ficou extasiado na inauguração. Mas nada se compara a pisar lá dentro e ver as dimensões da edificação. Desperta até um orgulho nacionalista da perspectiva da engenharia e da pesquisa em geral.

A engenharia das edificações de missão crítica

Um dos maiores desafios do Sirius é de engenharia, na medida em que precisa de estabilidade dimensional, térmica e vibracional. Por isso, o prédio que abriga os aceleradores de elétrons e as estações operacionais está entre as obras civis mais sofisticadas já construídas no Brasil. Instalado em um terreno ao lado do CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais), localizado em Campinas, em São Paulo, uma área de 150 mil m², essa obra se enquadra nas chamadas edificações de missão crítica.

Dessa forma, não precisa ser um amante das ciências fundamentais para se impressionar. O prédio principal do Sirius tem 68 mil m² de área construída com quatro pavimentos com capacidade para até 620 pessoas. O formato predominantemente circular do edifício do Sirius, que não permite fotos muito legais do seu interior, mas parece um estádio científico visto por cima, resulta da geometria do acelerador de partículas.

Vista do mezanino do Sirius, onde se localizam as salas dos grupos de pesquisa
Vista do mezanino do Sirius, onde se localizam as salas dos grupos de pesquisa. Foto: @kamilessie

São 40 linhas de luz, seis das quais são consideradas longas, com comprimentos variando de 100 a 150 m. Por enquanto, as 13 primeiras têm focos específicos e a gente conseguiu ver os “finalmentes” da construção.

Além da área experimental, o prédio inclui áreas destinadas a utilidades e às fontes dos aceleradores. Em seu entorno, há laboratórios de apoio, data centers, bem como sala de operação e controle no patamar das linhas. No mezanino, ficam áreas de convivência e escritórios, que a gente ficou sem jeito de fotografar, para não parecer um zoológico de cientistas. Mas, verdade seja dita, a vontade é vivenciar uma pesquisa ali.

Detalhes da finalização da obra de uma estação operacional em uma das linhas do Sirius, vista pelo mezanino
Detalhes da finalização da obra de uma estação operacional em uma das linhas do Sirius, vista pelo mezanino. Foto: @kamilessie

LNLS: Laboratório Nacional de Luz Síncrotron UVX

Sim, o Brasil já tinha um acelerador de partículas.

Vista do mezanino do Laboratório Nacional de Luz Síncronton. Engenharia 360.
Vista do mezanino do LNLS UVX. Foto: @kamilessie

Uma noção mais nítida do que acontece no Sirius pôde ser observada por nós na visita ao LNLS UVX, que desempenhava o mesmo papel da nova fonte de luz síncrotron brasileira, mas não era tão grande, apesar de também ser incrível. No LNLS, primeira fonte de luz síncrotron do hemisfério Sul, inaugurada em 1997, o Engenharia 360 conseguiu ver de perto como são as estações operacionais e, sinceramente, parece um filme de ficção científica.

As operações para usuários do LNLS UVX, de 2ª geração, foram encerradas em 2 de agosto de 2019. Parte da infraestrutura migrará para o Sirius, onde serão concentrados os experimentos com luz síncrotron de 4ª geração.

Detalhe de segurança contra radiação no, atualmente desativado, patamar das estações de operação do LNLS UVX.
Detalhe de segurança contra radiação no, atualmente desativado, patamar das estações de operação do LNLS UVX. Foto: @kamilessie

Aplicações em ciência e tecnologia

No Sirius, o alto brilho e fluxo de luz permitirá a realização de uma grande variedade de técnicas experimentais, com alta resolução espacial e também química. Toda essa qualidade experimental poderá auxiliar a compreensão de processos elementares que ocorrem, em escala manométrica até a micrométrica, em diversos materiais e em mecanismos celulares.

Estamos esperançosos para que essa ferramenta imensa seja provedora de bases sólidas em pesquisas de drug delivery na indústria de fármacos, no desenvolvimento de materiais inteligentes, novos catalisadores, dentre outros projetos que surpreendam a equipe do CNPEM e coloquem o Sirius pra trazer luz para o nosso cenário de pesquisa nacional, com o perdão do trocadilho.

E se você não ficou deslumbrado o suficiente, fica aí um compilado sobre o projeto do Sirius e suas aplicações, divulgado pelo LNLS:

Fontes: Projeto Sirius.

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Kamila Jessie

Engenheira ambiental e sanitarista, MSc. e atualmente doutoranda em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo. http://orcid.org/0000-0002-6881-4217

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