Los estudiantes de primer año de la Universidad de Princeton, Michal Prenovitz y Matine Yuksel, colocaron cuidadosamente una pequeña muestra de madera en una máquina diseñada para triturar objetos con miles de libras de fuerza. Mientras las mandíbulas de acero de la máquina se apretaban lentamente, La profesora Ilhan Aksay enrolló algunas hojas de papel y se volvió hacia los estudiantes reunidos cerca.

"Si hago esto, " él dijo, apretando el tubo enrollado de papeles en el medio, "el tubo rebota, a menos que lo aplaste por completo".

Pasó las manos a los extremos del tubo.

"Pero si hago hincapié en los finales, no pasa nada hasta que de repente se dobla y hay un daño permanente, ", dijo." El primero es similar a estresar la madera en una dirección perpendicular a sus paredes celulares. En lo ultimo, la tensión se aplica en la misma dirección que las paredes de la celda ".

Durante la próxima hora los 10 estudiantes aplastados, muestras dobladas y rotas de diferentes tipos de madera en el laboratorio de investigación de Aksay. Midieron la fuerza que dañó las muestras y miraron a través de microscopios para analizar cómo la tensión afectaba las estructuras internas de los bloques.

Durante casi 10 años, Aksay, profesor de ingeniería química y biológica, ha presentado a los estudiantes en su seminario de primer año, "Mundo de los materiales, "a la materia cotidiana que constituye la base de la civilización. En el curso, designado como el Seminario de primer año de Donald P. Wilson '33 y Edna M. Wilson, los estudiantes comienzan analizando los materiales que ayudaron a lanzar la civilización. Los estudiantes estudian materiales como barro simple y ladrillos de adobe, cerámicas cocidas y materiales producidos biológicamente como la madera. A medida que avanza el semestre, se mueven a través de materiales más complejos, terminando con polímeros conductores de electricidad e incluso la construcción de una batería de iones de litio.

"Mi objetivo es enseñarles sobre los materiales fundamentales que tenemos a nuestro alrededor, ", Dijo Aksay." Quiero darles respuestas a algunas de las preguntas que, Un día, que pueden obtener de sus hijos ".

Por el camino, Aksay presenta a los estudiantes las técnicas de laboratorio. Los estudiantes de primer año pasan la mitad de cada clase en una discusión de seminario y luego se trasladan al laboratorio de Aksay, o el microscopio electrónico de Bowen Hall, para aplicar lo que han aprendido. Para los estudiantes que no planean obtener un título en ciencias, ofrece experiencia práctica en el laboratorio. Los estudiantes de ciencias e ingeniería tienen una oportunidad temprana de utilizar equipos de última generación.

"De hablar con mis amigos en otras escuelas, es extremadamente raro que un estudiante de primer año obtenga una clase tan pequeña con una alta exposición a equipos avanzados, "dijo Austin Pruitt, que planea especializarse en ingeniería mecánica y aeroespacial. Dijo el seminario, que incluye una mezcla de estudiantes que estudian ciencias y otras disciplinas, es lo suficientemente sencillo "para que todos puedan entenderlo, pero lo suficientemente complejo como para que sea un conocimiento nuevo para todos en la clase ".

Aksay señala que las edades del desarrollo humano se nombran por materiales básicos:piedra, bronce, hierro, y la clase sigue esa estructura organizativa. En experimentos iniciales, los estudiantes hicieron y examinaron ladrillos de barro. Compararon la resistencia y tenacidad de los ladrillos de barro con los ladrillos sinterizados, que han sido cocidos en un horno, y ladrillos de adobe, en el que la paja se mezcla con el barro. En esos sencillos experimentos, los estudiantes atravesaron miles de años de historia tecnológica.

"La transición de ladrillos de barro a ladrillos sinterizados tomó alrededor de 6, 000 años, "Dijo Aksay." ¿Por qué? Debido al desarrollo tecnológico, es necesario tener hornos. Adobe necesitaba la revolución agrícola. Sin heno no se puede tener el accidente de mezclar barro con paja ".

Aksay preguntó qué habían observado los estudiantes sobre los distintos tipos de ladrillos, y por qué el material se fortaleció con el calentamiento.

"La forma sigue siendo la misma, pero la estructura química dentro del ladrillo cambia a medida que lo calienta, "dijo Serena Zheng.

Aksay explicó que las altas temperaturas dentro del horno transforman la arcilla a nivel molecular.

"La arcilla se convierte en algo diferente cuando superas los 600 grados centígrados, ", dijo." Los cristales se forman como agujas dentro de un líquido a alta temperatura que se convierte en vidrio cuando se enfría. Estas agujas comienzan a bloquearse y el objeto se vuelve cada vez más fuerte. Cuanto más lo calientas, cuanto mayor sea el número de cristales ".

El propio Aksay está a la vanguardia de la ingeniería basada en el nuevo material grafeno, que es una forma de carbono de un átomo de espesor. Las notables características del grafeno, incluyendo fuerza, flexibilidad, y conductividad, han prometido abrir nuevas áreas de la electrónica, como la electrónica flexible y los sistemas de potencia. Pero hasta hace relativamente poco tiempo, el material era extremadamente difícil de separar en láminas delgadas fuera de un laboratorio.

Muchos años atrás, Profesor Robert Prud'homme, también en el departamento de ingeniería química y biológica, y Aksay desarrollaron una técnica que utiliza un baño ácido para oxidar el grafito y un posterior calentamiento muy rápido para crear de manera eficiente láminas delgadas de grafeno. Este método patentado ofrece a los ingenieros una forma de desarrollar usos industriales generalizados para el grafeno.

John Lettow, quien se graduó de Princeton en 1995 con un título en ingeniería química, desde entonces ha formado una empresa, Materiales de Vorbeck, desarrollar nuevos productos, como tinta conductora de electricidad para circuitos impresos, basados ​​en la tecnología.

"Tener interacciones tan estrechas con profesores de renombre mundial como Ilhan, incluso como estudiante de Princeton, es una experiencia tremenda que se queda contigo a lo largo de tu carrera, ", Dijo Lettow." Aunque es posible que aún no se den cuenta del todo, estos estudiantes tienen una suerte excepcional. Envidio su tiempo en la clase de Ilhan ".

Aksay dijo que el propósito del seminario no es desarrollar el próximo gran avance técnico, sino exponer a una amplia gama de estudiantes a la fascinación de la ciencia.

"Intento mezclar la ciencia con la diversión, ", dijo." Mi objetivo es enseñar a los estudiantes, si están interesados ​​en la ciencia o no, cosas que recordarán dentro de muchas décadas ".