Su finalidad es producir intensos haces de luz cuyas características especiales son útiles en muchas áreas de la investigación científica. En particular, se puede utilizar para investigar la estructura y propiedades de una amplia gama de materiales, desde proteínas (para proporcionar información para diseñar nuevos y mejores fármacos) hasta componentes de ingeniería (como las aspas de un ventilador de un motor de avión [1] ) . a la conservación de artefactos arqueológicos (por ejemplo, el buque insignia de Enrique VIII , el Mary Rose [2] [3] ).
Hay más de 50 fuentes de luz en todo el mundo. [4] Con una energía de 3 GeV, Diamond es un sincrotrón de energía media que actualmente funciona con 32 líneas de luz .
Diamond produjo su primer rayo de usuario a finales de enero de 2007 y fue inaugurado formalmente por la reina Isabel II el 19 de octubre de 2007. [5] [6]
Construcción
En 2001, científicos de Daresbury completaron un estudio de diseño durante la década de 1990 y la construcción comenzó tras la creación de la empresa operativa, Diamond Light Source Ltd. [7]
Los costes de construcción de 260 millones de libras esterlinas cubrieron el edificio del sincrotrón, los aceleradores en su interior, las primeras siete estaciones experimentales (líneas de haz) y el bloque de oficinas adyacente, Diamond House.
Gobernancia
La instalación es operada por Diamond Light Source Ltd, [8] una empresa conjunta establecida en marzo de 2002. La compañía recibe el 86% de su financiación del gobierno del Reino Unido a través del Science and Technology Facilities Council (STFC) y el 14% de Wellcome. Confianza .
sincrotrón
Dentro de la sala experimental
El diamante genera luz de sincrotrón en longitudes de onda que van desde los rayos X hasta el infrarrojo lejano . Esto también se conoce como radiación sincrotrón y es la radiación electromagnética emitida por partículas cargadas que viajan cerca de la velocidad de la luz cuando su trayectoria se desvía de una línea recta. [9] Se utiliza en una gran variedad de experimentos para estudiar la estructura y el comportamiento de muchos tipos diferentes de materia.
Las partículas que utiliza Diamond son electrones que viajan con una energía de 3 GeV [10] alrededor de un anillo de almacenamiento de 561,6 m de circunferencia . Este no es un círculo verdadero, sino un polígono de 48 lados con un imán de flexión en cada vértice y secciones rectas en el medio. [11] Los imanes de flexión son imanes dipolares cuyo campo magnético desvía los electrones para dirigirlos alrededor del anillo. Como Diamond es una fuente de luz de tercera generación [ se necesita más explicación ], también utiliza conjuntos especiales de imanes llamados dispositivos de inserción. Estos hacen que los electrones ondulen y es su cambio repentino de dirección lo que hace que los electrones emitan un haz de radiación electromagnética excepcionalmente brillante, más brillante que el de una sola curva cuando viajan a través de un imán curvo. Esta es la luz de sincrotrón utilizada para los experimentos. Algunas líneas de luz, sin embargo, utilizan luz únicamente de un imán flexible sin necesidad de un dispositivo de inserción.
Los electrones alcanzan esta alta energía a través de una serie de etapas previas al acelerador antes de ser inyectados en el anillo de almacenamiento de 3 GeV:
un sincrotrón de refuerzo de 100 MeV - 3 GeV (158 m de circunferencia).
El sincrotrón Diamond está alojado en un edificio toroidal plateado de 738 m de circunferencia, cubriendo una superficie de más de 43.300 metros cuadrados, o el área de más de seis campos de fútbol . Este contiene el anillo de almacenamiento y una serie de líneas de luz , [12] con el acelerador lineal y el sincrotrón de refuerzo alojados en el centro del anillo. Estas líneas de luz son estaciones experimentales donde se utiliza con fines de investigación la interacción de la luz de sincrotrón con la materia. Siete líneas de luz estaban disponibles cuando Diamond entró en funcionamiento en 2007, y se conectaron más a medida que continuaba la construcción. En abril de 2019 había 32 líneas de luz en funcionamiento. En última instancia, Diamond está destinado a albergar alrededor de 33 líneas de luz, que respaldan las ciencias de la vida, físicas y ambientales.
Diamond también alberga once microscopios electrónicos . Nueve de ellos son microscopios crioelectrónicos especializados en ciencias biológicas, incluidos dos proporcionados para uso industrial en asociación con Thermo Fisher Scientific; los dos microscopios restantes se dedican a la investigación de materiales avanzados. [13]
Estudios de caso
En septiembre de 2007, científicos de la Universidad de Cardiff , dirigidos por Tim Wess, descubrieron que el sincrotrón Diamond podía utilizarse para ver el contenido oculto de documentos antiguos mediante iluminación sin abrirlos (penetrar capas de pergamino ). [14] [15]
En noviembre de 2010, los datos recopilados en Diamond por el Imperial College de Londres formaron la base de un artículo en la revista Nature que avanza en la comprensión de cómo el VIH y otros retrovirus infectan células humanas y animales. [16] [17] Los hallazgos pueden permitir mejoras en la terapia génica para corregir disfunciones genéticas.
En junio de 2011, los datos de Diamond dieron lugar a un artículo en la revista Nature que detalla la estructura tridimensional de la proteína del receptor humano de histamina H1 . Esto llevó al desarrollo de antihistamínicos de "tercera generación" , fármacos eficaces contra algunas alergias sin efectos secundarios adversos. [18] [19]
En diciembre de 2017, el Reino Unido estableció las Técnicas de Sincrotrón para la Investigación y la Tecnología Africanas (START) con una financiación de £3,7 millones por parte del Departamento de Investigación e Innovación del Reino Unido durante 3 años. START tenía como objetivo brindar acceso a investigadores africanos centrados en materiales energéticos y biología estructural. El paso es circular para la creación de la primera Fuente de Luz Africana . [20] [21]
Publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias en abril de 2018, una colaboración de cinco instituciones, incluidos científicos de Diamond, utilizó tres de las líneas de luz macromoleculares de Diamond para descubrir detalles de cómo una bacteria utilizaba el plástico como fuente de energía. Los datos de alta resolución permitieron a los investigadores determinar el funcionamiento de una enzima que degradaba el plástico PET . Posteriormente se realizó un modelado computacional para investigar y así mejorar este mecanismo. [22]
Un artículo publicado en Nature en 2019 describió cómo una colaboración multidisciplinaria mundial diseñó varias formas de controlar las nanopartículas metálicas, incluida la síntesis a un costo sustancialmente reducido para su uso como catalizadores para la producción de bienes cotidianos. [23]
La investigación realizada en Diamond Light Source en 2020 ayudó a determinar la estructura atómica del SARS-CoV-2 , el virus responsable del COVID-19 . [24]
^ Diamond y Rolls-Royce iluminan el escenario sincrotrón más grande del mundo
^ Soluciones de conservación de alta tecnología para antiguos buques de guerra - Diamond Lights Source
^ Podcast: el Dr. Mark Jones de The Mary Rose Trust analiza su investigación
^ "Lightsources.org: fuentes de luz del mundo". 2019 . Consultado el 5 de octubre de 2019 .
^ Noticias de diamantes: Su Majestad la Reina abre oficialmente la fuente de luz de diamantes
^ "'Super-scope 'se abre al público ". 5 de febrero de 2007.
^ El nombre DIAMOND fue concebido originalmente por Mike Poole (el creador del proyecto DIAMOND) y era un acrónimo que significa Salida DIpolo y multipolar para la nación en Daresbury. Dado que la ubicación ahora es Oxfordshire, no Daresbury, el nombre refleja que la luz de sincrotrón es dura (refiriéndose a la región de rayos X "dura" del espectro electromagnético ) y brillante.
^ Diamond Light Source Ltd Archivado el 7 de julio de 2013 en la Wayback Machine.
^ En sentido estricto, cuando experimentan una aceleración perpendicular a su dirección de viaje.
^ Equivale a acelerarlos a través de un voltaje de 3 mil millones de voltios; 1 electronvoltio es la energía que gana un electrón cuando es acelerado por una diferencia de potencial de 1 voltio.
^ "Diamante interior" (PDF) . Fuente de luz de diamante. 2015. Archivado desde el original (PDF) el 20 de noviembre de 2018 . Consultado el 5 de octubre de 2019 .
^ "Lista actual de Diamond Beamlines". Archivado desde el original el 2 de febrero de 2016 . Consultado el 9 de agosto de 2011 .
^ "Resumen técnico y desarrollo de la línea de luz: fuente de luz de diamante". www.diamond.ac.uk . Consultado el 5 de octubre de 2019 .
^ "'Super-scope' para ver textos ocultos". 13 de septiembre de 2007.
^ "Diamante: Desentrañando los secretos de los pergaminos antiguos". Archivado desde el original el 8 de agosto de 2011 . Consultado el 9 de agosto de 2011 .
^ Diamond News: los rayos X iluminan el mecanismo utilizado por el VIH para atacar el ADN humano
^ Maertens, Goedele N.; Liebre, Esteban; Cherepanov, Peter (2010). "El mecanismo de integración retroviral a partir de estructuras de rayos X de sus intermediarios clave". Naturaleza . 468 (7321): 326–329. Código Bib :2010Natur.468..326M. doi : 10.1038/naturaleza09517. PMC 2999894 . PMID 21068843.
^ Diamond News: El avance del receptor de histamina H1 presagia mejores tratamientos para las alergias
^ Shimamura, Tatsuro (2011). "Estructura del complejo del receptor H1 de histamina humana con doxepina". Naturaleza . 475 (7354): 65–70. doi : 10.1038/naturaleza10236. PMC 3131495 . PMID 21697825.
^ "GCRF - START: Técnicas de sincrotrón para la investigación y la tecnología africanas".
^ Nicklin, Chris; Stredwick, Rebekka; Sewell, Trevor (2 de enero de 2022). "Técnicas de sincrotrón para la investigación y la tecnología africanas: un cambio radical en la biología estructural y los materiales energéticos". Noticias sobre radiación sincrotrón . 35 (1): 14-19. Código Bib : 2022SRNuevo..35a..14N. doi : 10.1080/08940886.2022.2043684 . ISSN 0894-0886. S2CID 247431515.
^ Fuente de luz de diamante. "Solución a la contaminación plástica en el horizonte - Diamond Light Source". www.diamond.ac.uk . Consultado el 5 de octubre de 2019 .
^ "La colaboración científica mundial desarrolla un gran avance en la catálisis: Diamond Light Source". www.diamond.ac.uk . Consultado el 5 de octubre de 2019 .
^ "Sincrotrones en la primera línea del coronavirus". 2020 . Consultado el 3 de julio de 2021 .
^ Laura Geggel (7 de febrero de 2024). "Pergamino carbonizado en la erupción del Monte Vesubio parcialmente descifrado, lo que le valió a los investigadores un premio de 700.000 dólares". livescience.com . Consultado el 8 de febrero de 2024 .
enlaces externos
Página web oficial
Diamante: la respuesta británica al artículo del Guardian sobre el Gran Colisionador de Hadrones que describe la máquina y sus aplicaciones
