SIRIUS

CHEGOU A HORA

DE BRILHAR

Já são seis estações de pesquisa entregues
para a comunidade científica e tecnológica,
e atualmente passam por fases finais de
testes e otimizações

A PRIMEIRA ETAPA DE
UMA LONGA JORNADA

Por Harry Westfahl Jr.
Diretor do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron – LNLS

A construção e operação de uma instalação de alta complexidade como um síncrotron de quarta geração são intrinsecamente desafiadores, sobretudo quando se pretende ocupar um lugar de destaque na fronteira deste tipo de tecnologia. Poucos são os países que na sua história conseguiram reunir a visão científica de futuro e os recursos intelectuais e materiais para enfrentar esta empreitada – haja vista que existem apenas três síncrotrons de quarta geração em operação hoje no mundo, somados a outros poucos em construção.

Mais ainda, se aliarmos esses desafios intrínsecos às agruras de uma pandemia, o Sirius representou um feito único na história da ciência de luz síncrotron mundial. Em pouco mais de dois anos, saímos de um hall experimental praticamente vazio e aceleradores em início de comissionamento para uma instalação operacional, com seis linhas de luz em comissionamento, recebendo experimentos que já estão produzindo publicações científicas de alto impacto e descobertas inéditas sobre estrutura microscópica de materiais sintéticos e biológicos, que estão sustentando desenvolvimentos tecnológicos valiosos para a sociedade.

Para os colaboradores do CNPEM, que dedicaram suas vidas para que isso fosse possível, para as empresas parceiras, que responderam vigorosamente às suas missões tecnológicas de alta complexidade, e para a comunidade de ciência e tecnologia nacional, que acreditou e sempre apoiou o projeto Sirius, esse é um sonho que finalmente está se tornando realidade. Com as primeiras seis linhas em operação, estamos nos encaminhando para o desafio de alcançar a fronteira do conhecimento científico.

Passaremos a realizar experimentos inéditos, idealizados por pesquisadores de toda a comunidade científica, mantendo, simultaneamente, os desafios de construção e comissionamento das próximas oito linhas de luz. Ao concluirmos esta primeira fase de implantação, prevista para 2023, terão sido disponibilizadas quatorze linhas de luz e suas instalações associadas, dentro das características previstas em projeto, o que levará o Sirius à competitividade internacional em instrumentação para luz síncrotron.

Mas, a exemplo do UVX, o primeiro síncrotron brasileiro cuja construção pavimentou os caminhos do desenvolvimento do Sirius, essa é apenas a primeira etapa uma jornada de muitas décadas. Ao concluirmos esta e as próximas fases de implantação, realizando experimentos cada vez mais inovadores e reveladores sobre a natureza, acreditamos que podemos ir cada vez mais longe. Hoje, ousamos sonhar que um prêmio Nobel para a ciência brasileira possa vir da luz dessa nossa estrela!

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Sirius, a mais complexa infraestrutura de pesquisa brasileira, é uma ferramenta-chave para a investigação científica de ponta e para a busca de soluções para grandes desafios científicos e tecnológicos globais, em áreas como saúde, energia, materiais renováveis, meio ambiente, agricultura, tecnologias quânticas, entre muitas outras potenciais aplicações, com fortes impactos econômicos e sociais. Projetado e construído por brasileiros, e financiado pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI), Sirius é uma instalação aberta às comunidades científica e industrial, do Brasil e do mundo.

ESTAÇÕES PARA PESQUISA DE PONTA

Nas estações de pesquisa do Sirius, também chamadas de linhas de luz, são realizados experimentos que permitem observar aspectos micro e nanoscópicos dos materiais, como os átomos e moléculas que os constituem, seus estados químicos e sua organização espacial, além de acompanhar a evolução no tempo de processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem em frações de segundo.

Batizadas com nomes da fauna e flora brasileiras, as linhas de luz do Sirius são planejadas para abrigar instrumentação científica avançada. Inicialmente, um conjunto de 14 linhas de luz foi planejado para cobrir uma grande variedade de programas científicos. Ao todo, Sirius poderá abrigar até 38 linhas de luz.

Além de permitir experimentos extremamente avançados, Sirius irá proporcionar toda a infraestrutura necessária para que os pesquisadores realizem suas investigações. Para isso, laboratórios de apoio, instalados ao redor das linhas de luz, atenderão as demandas de usuários quanto ao preparo e condicionamento de amostras, realização de reações químicas controladas e uso de equipamentos eventualmente indisponíveis na instituição de origem do pesquisador.

PRIMEIROS EXPERIMENTOS

Em julho de 2020, pesquisadores do CNPEM realizaram os primeiros experimentos científicos do Sirius na linha de luz Manacá, a primeira estação a entrar em funcionamento, para avaliar a qualidade dos resultados gerados pela linha de luz. Uma das primeiras amostras analisadas foi a proteína 3CL do coronavírus SARS-CoV-2, que participa do processo de replicação do vírus dentro do organismo durante a infecção e é imprescindível para seu ciclo de vida. Em setembro, mesmo em fase de comissionamento científico e realizando experimentos ainda em condições limitadas, a Manacá foi disponibilizada para pesquisadores experientes em cristalografia de proteínas para que pudessem contribuir para entendimento molecular do coronavírus.

Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP), André Godoy e Aline Nakamura, foram os primeiros usuários externos da linha de luz Manacá e do Sirius. O coordenador da pesquisa, Glaucius Oliva, um dos pioneiros da área no Brasil, explica: “Para buscarmos ligantes que podem se conectar às proteínas do vírus, inibindo a sua atividade, precisamos de uma fonte de luz síncrotron. Neste sentido, o Sirius passa a ser um ‘salto quântico’ para a comunidade de cristalografia brasileira”.

Parte do TEPUI, a
nova unidade de
processamento de
dados do Sirius TEPUI, the new
data processing
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Parte do TEPUI, a nova unidade de processamento de dados do Sirius TEPUI, the new data processing unit at Sirius

ABERTURA PARA USUÁRIOS

Em 21 de outubro de 2020, o Governo Federal oficializou o início das pesquisas científicas na linha de luz Manacá e a estação de pesquisa passou a aceitar propostas de outros objetos de estudo, além das relacionadas à Covid-19. Mais tarde, em outubro de 2021, foi oficializado o início das pesquisas em cinco novas estações de pesquisa – Carnaúba, Cateretê, Ema, Ipê e Imbuia – que passam a receber propostas de investigação de pesquisadores externos. Na ocasião, também foram entregues laboratórios de apoio e a unidade de processamento de dados, equipada com supercomputadores.

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UNIDADE DE PROCESSAMENTO DE DADOS - TEPUI

Com supercomputadores batizados em homenagem a mulheres importantes como Enedina Alves Marques, Tarsila do Amaral e Rosalind Franklin, esta infraestrutura de ponta permite o tratamento rápido, amigável e flexível, do gigantesco volume de dados obtidos nas linhas de luz.

Lab in situ

LABORATÓRIO DE CRESCIMENTO IN SITU

Este laboratório oferece ferramentas para crescimento de materiais na forma de filmes finos, com controle de espessura no nível dos átomos e de forma altamente pura. Esses materiais podem ser utilizados em diversos dispositivos eletrônicos, mídias de disco rígido, baterias, entre outros.

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LABORATÓRIO DE CONDIÇÕES TERMODINÂMICAS EXTREMAS

Neste laboratório, amostras de materiais podem ser analisadas sob condições extremas, como altas e baixas temperaturas, altas pressões e campos magnéticos. Sob essas condições especiais, podem ser descobertos novos materiais, novos estados ou fenômenos exóticos da matéria.

CARNAÚBA

Carnaúba poderá realizar análises dos mais diversos materiais nanoestruturados, visando a obtenção de imagens 2D e 3D com resolução nanométrica da composição e estrutura de solos, materiais biológicos e fertilizantes, por exemplo, além de outras investigações nas áreas de ciências ambientais.

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CATERETÊ

Cateretê é otimizada para a obtenção de imagens tridimensionais com resolução nanométrica de materiais para as mais diversas aplicações. Nas ciências biológicas, por exemplo, será possível visualizar as organelas dentro de uma célula e, com isso, inferir sobre efeitos estruturais e metabolismo celular.

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EMA

Ema permite a realização de experimentos em materiais submetidos a condições extremas de temperatura, pressão ou campo magnético. O estudo da matéria nessas condições permite investigar novos materiais como os materiais supercondutores, capazes de conduzir correntes elétricas sem resistência.

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IPÊ

Ipê é dedicada a estudar a distribuição dos elétrons em átomos e moléculas presentes em interfaces líquidas, sólidas e gasosas, e de como ela afeta as propriedades dos materiais. Dessa forma, é possível investigar catalisadores, células eletroquímicas e materiais para o armazenamento de energia e dados.

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IMBUIA

Imbuia é dedicada a experimentos utilizando a luz infravermelha, que permite a diferenciação entre os distintos grupos funcionais de moléculas. Ela permite a análise com resolução nanométrica da composição de praticamente qualquer material, tanto sintéticos quanto naturais, como os biológicos.

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MANACÁ

Manacá permite o estudo da estrutura de proteínas e enzimas humanas e de patógenos com resolução micrométrica e submicrométrica, capaz de guiar o desenvolvimento de potenciais novos fármacos ou a compreensão do funcionamento de fármacos já conhecidos para aumentar sua efetividade.

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