Em 30 anos, Brasil alcança o estado da arte na tecnologia de luz síncrotron

MCTIC

28 de junho de 2017

Com mais de 500 metros de circunferência, o Sirius será a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no Brasil. Crédito: CNPEM

LNLS abriu as portas em 1987, inaugurando uma nova fase para as pesquisas científicas. Hoje, laboratório se prepara para a quarta geração de luz síncrotron, que colocará a ciência brasileira em novo patamar.

Em 1897, usando um tubo de vidro sem ar, o físico britânico J. J. Thomson aplicou uma carga elétrica negativa em um dos lados desse vidro e conseguiu retirar das moléculas de gás restantes no interior do equipamento alguns de seus elétrons. Estava comprovada a existências dos elétrons, e o mais importante: descobriu-se que, quando estimulados, os elétrons emitem radiações que - a depender do elemento - geram feixes de luzes de cores variadas. Esse estado, entretanto, é instável e, depois de excitados, os elétrons rapidamente perdem a energia adquirida em forma de radiação e retornam para o seu estado original. 

Quase 100 anos depois da descoberta de Thomson, pesquisadores brasileiros realizaram a primeira volta de elétrons de um acelerador de partículas localizado no hemisfério sul com o anel UVX, máquina de segunda geração. Foi no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas (SP), em 1996, e só foi possível após um esforço que durou dez anos.

"Podemos dizer que o marco do início do LNLS foi em 1987, quando tudo começou a ser projetado. Uma iniciativa totalmente brasileira que partiu do zero há 30 anos atrás, contratando jovens sem conhecimento técnico aprofundado. Foi um enorme desafio para pesquisadores e profissionais brasileiros construir a primeira fonte de luz síncrotron nacional", afirma o diretor do LNLS, Antonio José Roque.

Foi em 1996 a primeira volta de elétrons do LNLS, unidade de pesquisa do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). No ano seguinte, as portas foram abertas para funcionar como laboratório aberto. Até hoje, o Brasil é o único país da América Latina a possuir um equipamento gerador de radiação síncrotron por meio dos elétrons. "É a única estrutura das Américas e foi a primeira do hemisfério Sul. Hoje, a Austrália também possui uma fonte de luz síncrotron", diz o pesquisador.

Desde que as portas do LNLS foram abertas para os usuários, são realizadas pesquisas utilizando a fonte de luz síncrotron em diversas áreas do conhecimento, passando pela agricultura, medicina, paleontologia, ciências materiais e engenharia. "Quando abriu as portas, o número de usuários no LNLS era de 200 pesquisadores. 

Hoje, recebemos em torno de 1,2 mil por ano. No cadastro de usuários temos algo em torno de 6 mil pesquisadores. Um crescimento gigantesco. Passamos de sete linhas de luz para um total instalado de 18. A quantidade de áreas que hoje se beneficiam dessa estrutura cresceu enormemente ao longo desses anos e continua sendo um esforço regular do laboratório", explica Antonio Roque.

Cerca de 400 pesquisas são desenvolvidas por ano no LNLS - 80% são do Brasil e 20% do exterior. O síncrotron é uma ferramenta que pode atuar em qualquer área do conhecimento. Mas há limitações. O equipamento não permite a visualização tridimensional das estruturas celulares e atua na escala micrométrica, enquanto, hoje, as pesquisas já alcançam a resolução nanométrica. Mas isso deve mudar com o Projeto Sirius, em construção no LNLS desde dezembro de 2014.

Quarta geração de luz

O Sirius é um dos primeiros anéis de armazenamento síncrotron de quarta geração do planeta, projetado para ter o maior brilho dentre os equipamentos na sua classe de energia. A estrutura deve contribuir para a internacionalização da ciência brasileira por meio do aumento da presença de estrangeiros entre os usuários do LNLS. O Sirius deve abrir novas perspectivas de pesquisa em áreas como ciência dos materiais, nanotecnologia, biotecnologia, física e ciências ambientais.

"Em 30 anos, o Brasil se coloca como uma liderança mundial nesse tipo de infraestrutura e no apoio à ciência, pesquisa e a inovação. Certamente, o Sirius é um dos investimentos mais bem sucedidos do país, como a Petrobras, a Embraer e a Embrapa, no sentido de prover uma ferramenta de importância ampla. Um laboratório nacional aberto com investimento público e que com tecnologia nacional consegue construir e operar esse complexo equipamento em padrões internacionais", ressalta o diretor do LNSL.

O Sirius poderá ter até 40 linhas de luz. A primeira fase prevê a construção de 13 linhas, que serão capazes de cobrir todas as técnicas que existem hoje. A expectativa é que as atividades tenham início em 2018, ampliando o conhecimento científico em diversas áreas.

"Hoje, a limitação do nosso síncrotron de segunda geração impede que estudos mais avançados sejam feitos. 

A gente consegue fazer uma tomografia na escala de micrômetro, enquanto as perguntas e o mundo estão conseguindo ter resolução nanométrica. Temos grandes limitações do ponto de vista de experimentos dinâmicos: enxergar como as estruturas dos sistemas muda ao longo do tempo, por exemplo. É preciso de um equipamento que tenha um brilho muito alto, e é isso o que alcançamos com o Sirius. Ou seja, vai elevar o patamar das pesquisas que poderão ser realizadas no país para níveis de maior competição mundial que se possa imaginar", explica.

Infraestrutura

Com mais de 500 metros de circunferência, o Sirius será a maior e mais complexa infraestrutura científica já construída no Brasil. A construção do projeto, no campus do CNPEM, segue de acordo com do cronograma inicial, com cerca de 50% das obras já concluídas. Em dois anos, deve ocorrer a primeira volta de elétrons no Sirius. A abertura da fonte de luz acontecerá um ano depois, em 2019.

Além de elevar o nível das pesquisas no país e atrair interesse de pesquisadores de outros países, a construção do Sirius vem contribuindo enormemente para a formação de recursos humanos especializados, aquisição de produtos e componentes nacionais e internacionalização das empresas.

"Até 85% dos componentes adquiridos para construção do Sirius são provenientes do Brasil. O investimento feito retorna diretamente ao país com empregos, impostos, e tem toda uma cadeia de desenvolvimento movimentada pelo projeto. Além disso, o Sirius eleva o patamar de várias destas empresas. Muitas delas, hoje, se preparam para exportação. Ou seja, houve um esforço de transferência de tecnologia nacional, e o projeto contribui nessa perspectiva. Com o Sirius, o Brasil conseguirá atrair e colocar os nossos pesquisadores em pé de igualdade para discutir e estruturar projetos que possam trazer benefícios, colocando o país num cenário mundial mais competitivo", avalia Roque.

Comemorações

Para comemorar os 30 anos do LNLS, uma extensa programação será oferecida ao público neste sábado (1º), no evento gratuito "Ciência Aberta". No campus do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas, onde está localizado o LNLS, os visitantes poderão assistir palestras do "Chopp com Ciência", aprender sobre ciência e tecnologia de forma lúdica com o Laboratório Avançado de Bricks, visitar o espaço educativo com o caminhão "Oficina Desafio" e participar de experiências no "Show da Física". 

A programação inclui visitas guiadas às instalações do LNLS, incluindo o Projeto Sirius. Ano passado, durante as comemorações pelos 20 anos da primeira volta de elétrons, o evento recebeu cerca de 3 mil pessoas.