A história do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) e, portanto, do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) começa na década de 1980, com o primeiro grande projeto da ciência brasileira. Nessa época, o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) requisita ao Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) propostas para a construção de um laboratório dotado de um equipamento científico, que pudesse beneficiar pesquisadores de todo o País.
Dessa forma, em 1982, é iniciado o Projeto Radiação Síncrotron, responsável por desenvolver os estudos de viabilidade do projeto de construção de uma fonte de luz síncrotron, o primeiro equipamento do tipo no Hemisfério Sul.
Em 5 de dezembro de 1984 é formalmente criado o Laboratório Nacional de Radiação Síncrotron (LNRS). Em janeiro de 1985, um grupo de pesquisadores viaja para o Stanford Synchrotron Radiation Laboratory (SSRL), da Universidade de Stanford (EUA), para desenvolver o projeto conceitual da fonte de luz brasileira.
Em setembro de 1986, o laboratório é renomeado como Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). A implantação do LNLS se inicia no ano seguinte e, em julho de 1987, ele passa a ter como sede um galpão adquirido pelo CNPq, em Campinas, SP. Ali, um grupo de engenheiros, técnicos e pesquisadores começa a projetar e desenvolver os componentes desta complexa máquina.
Em 1990, o Laboratório recebe uma área de 380 mil metros quadrados, cedida pelo Governo do Estado de São Paulo, para a instalação de sua sede definitiva. Em dezembro, antes mesmo da construção da máquina, acontece a primeira Reunião Anual de Usuários do LNLS com o objetivo de discutir as características e prioridades das futuras estações experimentais (chamadas de linhas de luz) que seriam implantadas.
Em 1992 é concluída a montagem da primeira das linhas de luz planejadas para operar na futura fonte de luz brasileira. Essa linha de luz é instalada no Center for Advanced Microstructures and Devices (CAMD), na Universidade da Louisiana (EUA), para permitir a realização dos primeiros testes antes da conclusão da máquina do LNLS.
Em outubro de 1995, a construção do Prédio do Anel, com 6.400 metros quadrados, é concluída e a equipe do LNLS começa a se transferir para o local para o início da instalação do sincrotron. Em maio de 1996 acontece a primeira volta de elétrons no anel de armazenamento. No segundo semestre as primeiras linhas de luz começam a ser instaladas, e em outubro é observada pela primeira vez a luz síncrotron em uma delas.
Finalmente, em primeiro de julho de 1997, a fonte de luz síncrotron do LNLS, chamada UVX, o primeiro acelerador de elétrons desse tipo no Hemisfério Sul, e, até seu descomissionamento, o único em toda a América Latina, é aberta às comunidades de ciência e tecnologia. Na época, UVX contava com sete linhas de luz.
Paralelamente, o Laboratório deixa de existir como instituto do CNPq e se transforma na primeira instituição científica brasileira a ser administrada por uma Organização Social (OS), uma organização privada sem fins lucrativos, com a criação da Associação Brasileira de Tecnologia de Luz Síncrotron (ABTLuS).
A associação fica responsável pela gestão do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, sob forma de Contrato de Gestão assinado com o CNPq e Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) em 29 de janeiro de 1998.
Entre sua inauguração e descomissionamento, a fonte de luz síncrotron UVX recebeu diversos aprimoramentos, com o objetivo de melhorar a qualidade da luz síncrotron produzida. Além disso, novas estações experimentais foram construídas ao longo dos anos de acordo com as necessidades da comunidade científica, totalizando 18 linhas de luz em 2014.
Em 2009, o campus assume o nome de Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), e os centros de pesquisa até então vinculados ao LNLS tornam-se Laboratórios Nacionais. Assim, o CNPEM passa a comportar três Laboratórios Nacionais: o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), o Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), e o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), que em 2019 seria renomeado Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR), com a diversificação de suas áreas de atuação.
Mais tarde, em 2011 a partir de três unidades anteriormente vinculadas ao LNLS – o Laboratório de Microscopia Eletrônica, o Laboratório de Microscopia de Tunelamento e Força Atômica e o Laboratório de Microfabricação – é criado o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) que passa a fazer parte do CNPEM.
Cerca de uma década após a inauguração do UVX, os usuários do Laboratório já destacavam a necessidade de se iniciar os estudos sobre uma nova fonte de luz síncrotron de baixa emitância. Em 2006 é feita a recomendação no plano diretor da ABTLuS para a criação de uma força-tarefa que iniciaria os estudos dessa nova fonte, provisoriamente chamada LNLS-2. Um relatório é enviado ao MCT e, com a aprovação e a alocação dos primeiros recursos financeiros, os estudos continuam.
Em 2009 são realizados eventos com usuários para se debater características da nova fonte de luz síncrotron. É definida a energia dos elétrons em 3 GeV, e alguns dos parâmetros básicos essenciais para o desenvolvimento do primeiro projeto básico. Em 2010, após concurso interno, o projeto LNLS-2 é renomeado Sirius, a estrela mais brilhante do céu noturno. Há avanços nas definições do projeto e se inicia a busca por uma área apropriada para obras civis necessárias à instalação da nova fonte de luz.
Em 2012, o primeiro projeto do Sirius, classificado anteriormente como de terceira geração, é apresentado a um comitê internacional de especialistas, que recomenda um equipamento mais ousado. O Sirius é redesenhado e o projeto indica a possibilidade de se chegar à menor emitância do mundo em sua classe de energia. Sirius passa a ser considerado pioneiro entre as fontes de luz síncrotron da quarta geração, ao lado da fonte sueca MAX-IV.
Em 2013, uma área de 150.000 m², adjacente ao campus do CNPEM, é desapropriada pelo Governo do Estado de São Paulo para construção do Sirius. No ano seguinte são concluídas as obras de terraplenagem e, em 19 de dezembro, ocorre a cerimônia de lançamento da pedra fundamental das edificações que abrigarão a nova fonte de luz. Em janeiro de 2015 dá-se o início efetivo das obras de construção. Ao final do ano, quase 20 por cento das obras civis estavam completas.
Em 2017 as obras civis alcançam 75% de conclusão, com destaque para a execução bem-sucedida da fase mais crítica da construção: a implantação do piso especial sobre o qual posteriormente foram instalados os aceleradores e as linhas de luz.
Entre 2017 e 2018 acontece a maior parte da fabricação de componentes dos aceleradores de elétrons e das linhas de luz do Sirius por empresas brasileiras, a partir dos projetos desenvolvidos pelas equipes do CNPEM.
Em 2018 são finalizadas as obras civis e dá-se início à instalação dos equipamentos no prédio do Sirius.
Primeiramente é realizada a instalação do acelerador linear, e, em 8 de maio de 2018, o primeiro feixe de elétrons percorre com sucesso toda sua extensão. Em seguida, tem início a instalação de componentes do acelerador injetor, chamado de booster, e do anel de armazenamento. Em 11 de novembro, este processo culmina na chegada do primeiro feixe de elétrons na entrada do booster.
Poucos meses depois, em 8 de março de 2019, ocorre a primeira volta completa de elétrons no booster. Mais tarde, em 22 de novembro, é alcançada a primeira volta de elétrons no anel de armazenamento.
Este marco demostra que milhares componentes, como ímãs, câmaras de ultra-alto vácuo e sensores funcionavam de modo sincronizado, e que toda a estrutura, incluindo peças de centenas de quilogramas, havia sido alinhada dentro dos padrões micrométricos necessários para se controlar a trajetória das partículas suficientes para a primeira fase de comissionamento. A partir daí estes parâmetros dos aceleradores e linhas de luz vêm sendo constantemente melhorados para atingirem os requisitos de projeto.”
Rapidamente, em 14 de dezembro, a equipe conseguiu, pela primeira vez, manter elétrons circulando no acelerador principal por várias horas, condição essencial para a produção de luz síncrotron com a qualidade adequada para a realização de experimentos científicos.
Assim, apenas dois dias depois, a equipe do CNPEM obtém as primeiras imagens com raios X gerados pelo Sirius. Tal conquista foi possível com a chegada da luz síncrotron pela primeira vez em uma estação de pesquisa montada provisoriamente para testes, e demonstrou o potencial da ferramenta para a geração de imagens com alta resolução, mesmo que ainda a uma potência milhares de vezes inferior à projetada para a máquina.
Mais tarde, 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. Em 21 de outubro de 2020, a linha de luz MANACÁ passou a aceitar propostas de pesquisa de outros objetos de estudo, além das relacionadas à Covid-19.
No ano seguinte, em outubro de 2021, cinco novas estações de pesquisa – CARNAÚBA, CATERETÊ, EMA, IPÊ e IMBUIA – passaram 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.
A equipe do CNPEM se dedica agora a alcançar correntes elétricas cada vez mais altas nos aceleradores de elétrons, necessárias para se produzir luz síncrotron de intensidade suficiente para a realização de experimentos científicos avançados.