p Os calouros da Universidade de Princeton, Michal Prenovitz e Matine Yuksel, colocaram cuidadosamente uma pequena amostra de madeira em uma máquina projetada para esmagar objetos com milhares de libras de força. À medida que as mandíbulas de aço da máquina apertavam lentamente, O professor Ilhan Aksay enrolou algumas folhas de papel e se virou para os alunos reunidos nas proximidades. p "Se eu fizer isso, " ele disse, apertando o tubo enrolado de papéis no meio, "o tubo salta para trás - a menos que eu o achatasse completamente."

p Ele mudou as mãos para as extremidades do tubo.

p "Mas se eu enfatizar as pontas, nada acontece até que de repente ele entorte e haja danos permanentes, "disse ele." O primeiro é semelhante a forçar a madeira em uma direção perpendicular às paredes das células. No ultimo, o estresse é aplicado na mesma direção que as paredes celulares. "

p Pela próxima hora, os 10 alunos esmagados, entortou e quebrou amostras de diferentes tipos de madeira no laboratório de pesquisa de Aksay. Eles mediram a força que danificou as amostras e examinaram microscópios para analisar como o estresse afetava as estruturas internas dos blocos.

p Por quase 10 anos, Aksay, um professor de engenharia química e biológica, apresentou os alunos em seu seminário para calouros, "Mundo dos Materiais, "às questões cotidianas que constituem a base da civilização. No curso, designado como Donald P. Wilson '33 e Edna M. Wilson Freshman Seminar, os alunos começam analisando os materiais que ajudaram a lançar a civilização. Os alunos estudam materiais como lama simples e tijolos de adobe, cerâmicas queimadas e materiais produzidos biologicamente, como madeira. Conforme o semestre avança, eles se movem através de materiais mais complexos, terminando com polímeros condutores de eletricidade e até mesmo a construção de uma bateria de íon de lítio.

p "Meu objetivo é ensiná-los sobre os materiais fundamentais que temos ao nosso redor, "Aksay disse." Eu quero dar a eles respostas para algumas das perguntas que, um dia, eles podem receber de seus filhos. "

p Pelo caminho, Aksay apresenta aos alunos as técnicas de laboratório. Os calouros passam metade de cada aula em uma discussão de seminário e depois vão para o laboratório de Aksay, ou o microscópio eletrônico em Bowen Hall, para aplicar o que aprenderam. Para alunos que não planejam obter um diploma de ciências, ele oferece experiência prática no laboratório. Os formadores de ciência e engenharia têm a oportunidade de usar equipamentos de última geração.

p "Conversando com meus amigos de outras escolas, é extremamente raro para um calouro conseguir uma turma tão pequena com alta exposição a equipamentos avançados, "disse Austin Pruitt, quem planeja se formar em engenharia mecânica e aeroespacial. Ele disse que o seminário, que inclui uma mistura de alunos estudando ciências e outras disciplinas, é simples o suficiente "para que todos possam entendê-lo, mas complexo o suficiente para que seja um conhecimento novo para todos na classe. "

p Aksay aponta que as idades do desenvolvimento humano são nomeadas para materiais básicos, pedra, bronze, ferro - e a classe segue essa estrutura organizacional. Em experimentos iniciais, os alunos fizeram e examinaram tijolos de barro. Eles compararam a resistência e a tenacidade dos tijolos de barro com os tijolos sinterizados, que foram queimados em um forno, e tijolos de adobe, em que a palha é misturada com a lama. Nessas experiências simples, os alunos percorreram milhares de anos de história tecnológica.

p "A transição de tijolos de lama para tijolos sinterizados levou cerca de 6, 000 anos, "Aksay disse." Por quê? Por causa do desenvolvimento tecnológico, você precisa ter fornos. Adobe precisava da revolução agrícola. Sem feno, você não pode ter o acidente de misturar lama com palha. "

p Aksay perguntou o que os alunos observaram sobre os vários tipos de tijolos, e por que o material se fortaleceu com o aquecimento.

p "A forma continua a mesma, mas a estrutura química dentro do tijolo muda conforme você o aquece, "disse Serena Zheng.

p Aksay explicou que as altas temperaturas dentro do forno transformam a argila em nível molecular.

p "A argila se torna algo diferente quando você excede 600 graus centígrados, "ele disse." Cristais se formam como agulhas dentro de um líquido em alta temperatura que se torna vidro quando resfriado. Essas agulhas começam a travar e o objeto fica cada vez mais forte. Quanto mais você aquece, quanto maior o número de cristais. "

p O próprio Aksay está na vanguarda da engenharia com base no novo material grafeno, que é uma forma de carbono com um átomo de espessura. As características notáveis ​​do grafeno, incluindo força, flexibilidade, e condutividade, prometeram abrir novas áreas da eletrônica, como eletrônica flexível e sistemas de energia. Mas até recentemente, o material era extremamente difícil de separar em folhas finas fora de um laboratório.

p Vários anos atrás, Professor Robert Prud'homme, também no departamento de engenharia química e biológica, e Aksay desenvolveu uma técnica que usa um banho de ácido para oxidar o grafite e um subsequente aquecimento muito rápido para criar folhas finas de grafeno com eficiência. Este método patenteado oferece uma maneira para os engenheiros desenvolverem usos industriais generalizados para o grafeno.

p John Lettow, que se formou em Princeton em 1995 com um diploma em engenharia química, desde então formou uma empresa, Materiais Vorbeck, para desenvolver novos produtos - como tinta eletricamente condutora para circuitos impressos - com base na tecnologia.

p "Ter uma interação tão próxima com professores de renome mundial, como Ilhan, mesmo como um estudante de graduação em Princeton, é uma experiência incrível que permanece com você ao longo de sua carreira, "Lettow disse." Embora eles possam não perceber isso totalmente ainda, esses alunos são excepcionalmente sortudos. Eu invejo o tempo deles na aula de Ilhan. "

p Aksay disse que o objetivo do seminário não é desenvolver o próximo grande avanço técnico, mas expor uma ampla gama de alunos ao fascínio da ciência.

p "Tento misturar a ciência com a diversão, "disse ele." Meu objetivo é ensinar aos alunos, estejam eles interessados ​​em ciência ou não, coisas que eles vão se lembrar daqui a muitas décadas. "