DR. RENÉ LOREDO PORTALES
RESPONSABLE

División de Usuarios de Luz Sincrotrón

Introducción

La División de Usuarios de Luz Sincrotrón de La Sociedad Mexicana de Luz Sincrotrón A.C., tiene por objetivo proporcionar información de utilidad y asesoría a los Usuarios de Luz Sincrotrón para fomentar el uso de luz sincrotrón en la comunidad de los miembros de la sociedad y demás interesados.

En esta sección se pone a disposición información relacionada con las técnicas de luz sincrotrón, las fuentes y líneas más utilizadas, así como información útil para la elaboración de propuestas para obtener tiempo de luz sincrotrón y programas de apoyo financiero y convocatorias para obtener becas para estudiantes e investigadores en fuentes de luz sincrotrón.

Técnicas de sincrotrón

Los sincrotrones son instalaciones que producen una luz extremadamente intensa y aquellas fuentes de luz sincrotrón que son más poderosas proveen de mejores límites de detección y resolución espacial.

Esquema de las instalaciones de una fuente de luz sincrotrón. Tomada del sitio oficial del ESRF  www.esrf.eu.

En un sincrotrón los electrones son acelerados a una velocidad cercana a la de la luz moviéndose en una trayectoria circular y dado que los electrones cambian su trayectoria de una sección recta a otra, emiten radiación electromagnética. Dependiendo del arreglo espacial de los campos magnéticos empleados tanto para contener y desviar a los electrones se puede optimizar la radiación emitida en una región particular del espectro electromagnético. Cada estación de experimentación o beamline se dedica a una técnica espectroscópica en particular.

Esquema de la instalación es de una línea de luz sincrotrón. Tomada de la página oficial del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, www.csic.es.

Las técnicas actuales son diversas e incluyen por ejemplo a la espectroscopia de absorción de rayos-X (XAS), difracción de rayos-X (XRD), fluorescencia de rayos-X (XRF), entre otras. Las diversas áreas del quehacer científico pueden emplear una o mas de estas técnicas para el desarrollo de su investigación.

Esquema del espectro electromagnético que cubren las fuentes de luz sincrotrón. Tomada de la página oficial del National Synchrotron Radiation Source, www.nsrrc.org.tw

El acceso limitado a las instalaciones de sincrotrón, hace que estas técnicas no sean una opción rutinaria en el día a día del quehacer científico. Si no que deben usarse para resolver cuestiones puntuales durante la investigación que requieren un análisis fino y detallado y que no puede ser resuelto en las instalaciones de los centros de investigación convencionales.

Selección de líneas

La selección de las líneas de luz está vinculada directamente con el tipo de experimento que se desea realizar, pero existen técnicas que son comunes para muchas disciplinas científicas y que usualmente tiene una demanda alta.

Las líneas de luz habituales en las fuentes de luz sincrotrón son; Espectroscopia de absorción y fluorescencia de rayos X (XAS y XRF), micro-Fluorescencia de rayos X (µ-XRF), µ-Difracción de rayos y Cristalografía de proteínas.

Esquema de las líneas de luz disponibles en el Elettra Sincrotrone Trieste. Tomada de la página oficial del Elettra Sincrotrone Trieste, www.elettra.trieste.it/

Los científicos de línea (beamline scientists), están generalmente abiertos a la interacción con los usuarios, para el apoyo en la selección de la línea adecuada de luz, así como para la asesoría en la escritura de las propuestas. Es una buena idea contactar con los científicos de línea.

Lim, K., Lewis, S. 2016. Spectroscopic techniques. Materials Analysis in Forensic Science, 153-161.

 

Elaboración de propuestas para sincrotrón

Las fuentes de luz sincrotrón están construidas con el objetivo de proveer servicios principalmente a la comunidad científica y a la industria, aunque en algunos casos particulares también ofrecen servicio a la comunidad en general, un ejemplo son los análisis médicos que requieren alta resolución en tomografías para un diagnóstico adecuado.

El costo del mantenimiento de una fuente de luz sincrotrón es muy alto, el tiempo de experimentación limitado y la demanda de la comunidad científica por ese tiempo de experimentación es grande. Es por ello que no puede proveerse tiempo de experimentación para una propuesta cualquiera. Las propuestas para obtener tiempo de luz sincrotrón son evaluadas por un comité científico especializado en un área específica del quehacer científico en el cual cabe la propuesta. Los comités científicos en conjunto con el personal de la línea seleccionan aquellas propuestas que pueden tomar la mayor ventaja de las características instrumentales de la línea y de la fuente de luz seleccionadas.

En las páginas web de las fuentes de luz existe una sección dedicada a los usuarios, en donde se recoge toda la información que necesitan los usuarios para la elaborar y someter las propuestas. Contactar al personal de la línea de luz, es una buena idea y en general la mayoría están abiertos a interaccionar con los usuarios y apoyar con la escritura de las propuestas.

Las propuestas no son muy extensas, generalmente dos cuartillas, por lo que es necesario ser concreto y preciso. Una propuesta para obtener tiempo de sincrotrón suele contener por lo menos las siguientes secciones:

  • Resumen (Abstract)
  • Antecedentes científicos (Scientific background)
  • Plan experimental (Experimental plan)
  • Línea de luz y tiempo de experimentación requeridos (Beamline(s) and beamtime requested)
  • Resultados esperados (results expected)
  • Bibliografía (References)

Aquí se apuntan algunas ideas principales que son importantes a tomar en cuenta para cada una de estas secciones:

Los antecedentes científicos, contienen el estado del arte del campo científico que atiende a la temática de la propuesta, incluyendo aquella contribución propia al mismo y deja clara la pregunta que quiere resolverse con el experimento propuesto.

El plan experimental, describe como se realizará el experimento, que tipo de instrumentación será necesaria (condiciones de vacío, temperatura, atmósfera gaseosa, etc.) y como los datos obtenidos serán analizados. Esta sección es crucial, porque demuestra a los revisores que el experimento es viable.

Línea de luz y tiempo requeridos, debe justificar por qué se requiere una línea de luz en particular, basado en sus características y como estas contribuyen a la resolución del experimento propuesto. Además, debe justificar el tiempo requerido que normalmente varía de entre 1 a 15 shifts (1 shift equivale a 8 horas de uso continuo) y depende de variables como el número de muestras, el tipo de muestra y el propósito del experimento.

Resultados esperados, debe mencionar el alcance del experimento y lo que se espera aprender del mismo, es importante que los resultados tengan trascendencia y contribuyan a la comunidad científica.

Bibliografía, se deben citar un par de publicaciones del campo científico preferentemente revisiones y publicaciones de alto impacto. Así como aquellas del grupo de investigación y de tenerlas, publicaciones con uso de luz sincrotrón.

Boscherini, F., Stangl, J., How to write a good proposal for synchrotron radiation time, 1-5. http://www.wayforlight.eu

 

 

Convocatorias de propuestas para experimentos en sincrotrón

Las convocatorias para someter propuestas a las diferentes fuentes de luz sincrotrón ocurren normalmente en dos periodos del año y el desarrollo de la experimentación se distribuye también dos periodos del año (semestrales).

Existen diversos tipos de convocatorias aquí se mencionan las más comunes:

Normales: En este tipo de convocatorias la propuesta se somete a revisión en un periodo semestral con una ventana de un par de meses y de ser aprobadas se calendarizan en el semestre inmediato posterior. En este tipo de convocatorias caben aquellas propuestas que requieren un número importante de horas de uso normalmente como máximo 15 shifts. Son comúnmente presenciales, en donde un número pequeño de personas (generalmente 3) del grupo de investigación que somete la propuesta, acuden a las fuentes de luz sincrotrón para realizar el experimento.

De rápido acceso: En este tipo de convocatorias, la propuesta se somete a revisión normalmente en cualquier fecha del año y dependiendo de la disponibilidad del tiempo de experimentación, se calendarizan durante el mismo periodo o el semestre inmediato posterior. En este tipo de convocatorias caben aquellas propuestas que requieren un experimento corto o experimentos complementarios a uno realizado de manera normal. Son comúnmente no presenciales y el experimento puede realizarse y/o monitorearse en línea y el contacto de la línea de luz (beam line scientist) se encarga de realizar el experimento con apoyo remoto del usuario.

De largo plazo: En este tipo de convocatorias, las propuestas siguen el curso de una normal, pero incluye más de un experimento en la mima línea de luz o en un par de ellas y la calendarización ocurre en un par de periodos en el mismo semestre posterior o en semestres posteriores. En este tipo de convocatorias caben aquellas propuestas que requieren tiempo de experimentación continuo para la resolución de un problema en particular, una o más técnicas de luz sincrotrón complementarías y/o proyectos de investigación largos que dependen de datos experimentales en sincrotrón para su evolución.

Además de este tipo de convocatorias, y como sucedió con la emergencia sanitaria relacionada con el COVID-19, suelen abrirse convocatorias que atienden a un problema emergente que afecta a la comunidad global y cuyos resultados acelerarían el curso de la investigación y su resolución. En las páginas web de las fuentes de luz, existen secciones dedicadas a los usuarios en donde se guía paso a paso al usuario para someter propuestas en sus diversas modalidades.

 

Convocatorias de apoyos complementarios


Debido a que el costo de mantenimiento de una fuente de luz sincrotrón es muy elevado, que los resultados generados son de alto impacto para la comunidad científica, que las fuentes de luz sincrotrón son limitadas y usualmente se localizan en lugares remotos, las fuentes de luz sincrotrón ofrecen una serie de programas que apoyan financieramente el traslado de investigadores y estudiantes desde su país de origen hasta las instalaciones de la fuente de luz. Este tipo de programas beneficia generalmente a los países en vías de desarrollo y/o aquellos que carecen de fuente de luz propias. Una vez que la propuesta ha sido aceptada los científicos que cumplan con los criterios anteriores pueden ser elegibles para este tipo de programas.

Adicionalmente asociaciones y grupos científicos mantienen convocatorias de apoyos complementarios para impulsar el uso de la luz sincrotrón mediante este tipo de beneficios.

 

Convocatorias de becas

La comunidad científica, las condiciones globalizadas y el desarrollo tecnológico hacen que el uso de las técnicas de luz sincrotrón sean cada vez más necesarias y normalizadas en el ámbito científico e industrial. Adicionalmente los científicos que se desarrollan en las fuentes de luz sincrotrón requieren una preparación compleja y es entonces en donde se opta por incentivar la integración de jóvenes científicos en el quehacer del sincrotrón.

Existen diversas asociaciones científicas y las mismas fuentes de luz sincrotrón que ofrecen programas de becas para estudiantes generalmente de posgrado, para que desarrollen estancias de investigación y/o de entrenamiento en diversas áreas de las fuentes de luz, por ejemplo, para aprender una técnica de luz sincrotrón en particular, para el desarrollo de tecnología e instrumentación de las líneas de luz y para la programación de la automatización y desarrollo de software para las líneas de luz y el análisis de datos.

Algunas se limitan a una estancia corta, un congreso o evento académico, mientras que otras suelen ser programas en los que los estudiantes tienen la ventaja de realizar estancias periódicas en un lapso que puede ser de algunos años.

La ventaja de muchas de ellas es precisamente que no se requiere un conocimiento previo del mundo “sincrotrónico”, si no que se incentiva a la integración de todos aquellos interesados que por primera vez se acercan a las fuentes de luz sincrotrón.

Información adicional se puede encontrar en las siguientes ligas:

ICTP-International Centre for Theorethical Physics

Lightsources.org

Lightsources for Africa, the Americas, Asia, Middle East and the Pacific

 

Oportunidades de trabajo

Dada la diversidad de áreas de oportunidad en una fuente de luz sincrotrón (administrativas, técnicas, científicas, sociales, etc.) aunado a que los perfiles que se requieren en estas áreas son muy específicos, sobre todo cuando de áreas de investigación se trata, las convocatorias de oportunidades de trabajo se abren a la comunidad global. Esto tiene una gran ventaja y es que las fuentes de luz sincrotrón son un centro de investigación en donde convergen diversas disciplinas del quehacer científico y de otras áreas, con personal de diversas nacionalidades de origen, que lo convierten en un centro multidisciplinario y multicultural.

La mayoría de las oportunidades suelen centrarse en estancias posdoctorales para el desarrollo de un área de investigación, el desarrollo de software o de instrumentación para las líneas de luz.

Información adicional se puede encontrar en las siguientes ligas:

Lightsources.org