Sirius inaugura novo patamar da microscopia de raios X no Brasil

A Sapoti é uma das estações experimentais mais avançadas do acelerador de luz síncrotron Sirius, em Campinas, e representa um novo patamar da microscopia de raios X no Brasil. Instalada na linha de luz Carnaúba, a estação foi projetada para alcançar resoluções da ordem de 1 nanômetro — escala próxima ao nível atômico — em técnicas de imageamento e tomografia com raios X coerentes, colocando o país entre os poucos que dominam esse tipo de tecnologia no mundo.

A linha Carnaúba opera em uma ampla faixa de energia e permite a aplicação simultânea de diversas técnicas analíticas, como difração, espectroscopia, fluorescência e imageamento em duas e três dimensões. É a linha mais longa do Sirius e explora todo o potencial de brilho e coerência de uma fonte de luz síncrotron de quarta geração.

A infraestrutura da Carnaúba abriga duas estações complementares. A Tarumã é voltada a experimentos em condições mais flexíveis, incluindo estudos com plantas vivas e amostras em ambiente aberto. Já a Sapoti opera em ultra-alto vácuo e também em condições criogênicas, o que garante maior estabilidade térmica e mecânica e, consequentemente, melhor resolução espacial — um requisito fundamental para experimentos em escala nanométrica.

Desde sua concepção, iniciada em 2018, a Sapoti foi desenvolvida para superar limites tradicionais dos chamados nanoprobes, sistemas que focalizam raios X em pontos extremamente pequenos para mapear materiais com alta precisão. O feixe é focalizado por espelhos especiais do tipo Kirkpatrick–Baez, capazes de produzir raios X totalmente coerentes com dimensões entre 30 e 140 nanômetros. Esse tipo de óptica oferece maior eficiência e estabilidade, embora imponha desafios técnicos significativos, superados por soluções de engenharia de precisão desenvolvidas no próprio Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS).

Segundo o engenheiro físico Renan Geraldes, líder do grupo de Mecatrônica e Engenharia de Precisão do LNLS/CNPEM, a Sapoti exigiu a integração de múltiplos sistemas complexos, como óptica, criogenia, vácuo e posicionamento ultrafino de amostras. “Desde o início sabíamos que seria um dos projetos mais desafiadores do Sirius. Foi preciso compatibilizar todas essas tecnologias para alcançar a estabilidade necessária”, afirma.

Um dos destaques da estação é o sistema de posicionamento da amostra, inspirado em tecnologias usadas na indústria de semicondutores. Ele permite deslocamentos tridimensionais com precisão de até 1 nanômetro ao longo de trajetórias de vários milímetros, algo inédito em estações desse tipo. A operação integral em vácuo e a possibilidade de trabalhar em temperaturas entre 100 e 300 kelvin ampliam ainda mais as aplicações, incluindo estudos com materiais sensíveis e amostras biológicas congeladas.

Mesmo em fase inicial de comissionamento, testes realizados em 2025 já indicaram estabilidade de poucos nanômetros e imagens com resolução estimada de 5,5 nanômetros. A expectativa é que, com ajustes finos, a Sapoti atinja o limite projetado de 1 nanômetro, consolidando-se como uma das estações de microscopia de raios X mais avançadas do mundo.