Estudos dos mecanismos de captura de impurezas em adsorventes inovadores para purificação de argônio líquido para experimentos de neutrinos

• Processo: 25/20106-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Pascoal Jose Giglio Pagliuso
• Beneficiário: Gabriel Víctor de Oliveira
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 24/07128-7 - Instrumentação avançada para grandes colaborações em Física de Altas Energias: Purificação de LAr e Fotodetecção para o LBNF-DUNE, AP.ESP
• Assunto(s): Argônio líquido Materiais adsorventes Precipitação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Argônio Líquido | Captura de O2 e N2 | Li-FAU | materiais adsorventes | precipitação | R-LDHs | Materiais adsorventes inovadores

Resumo

Este projeto de iniciação científica tem como objetivo o estudo e desenvolvimento de materiais adsorventes inovadores para a purificação de argônio líquido (LAr), utilizado em experimentos de física de neutrinos como o DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), instalado no Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF) do Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory, EUA). A detecção de neutrinos exige altíssima pureza do LAr, com níveis de impurezas como O¿ e N¿ inferiores a 100 ppt e 1 ppm, respectivamente. Para isso, propõe-se a síntese e caracterização de hidróxidos duplos lamelares (LDHs) do tipo CuMgAl e suas variantes com íons Ce³¿ (R-LDH), bem como zeolitas baseadas em Ca-LTA e Li-FAU, que apresentaram desempenho promissor na captura de contaminantes quando comparados a contrapartes comerciais como o BASF Cu-0226 S usado no Fermilab. As amostras serão preparadas por coprecipitação a pH constante e submetidas a etapas de ativação por calcinação controlada. A caracterização será realizada com diversas técnicas, incluindo difratometria de raios-X (DRX), isotermas de adsorção/dessorção, TPR (Redução à Temperatura Programada), magnetometria, EPR (Ressonância Paramagnética Eletrônica), FRX (Fluorescência de Raios-X) e RMN (Ressonância Magnética Nuclear), em conjunto com medidas no criostato PuLArC do IFGW - Unicamp. Espera-se compreender os mecanismos físico-químicos que regem a adsorção de impurezas no LAr e contribuir para o desenvolvimento de adsorventes mais eficazes, com potencial de aplicação em larga escala nos experimentos do LBNF-DUNE. (AU)