När människor föreställer sig "nya material, "de brukar tänka på kemi. Men UConn -fysikern Ilya Sochnikov har ett annat förslag:mekanik.

Sochnikov arbetar med supraledare. Superledare är material som låter elektricitet flöda utan att förlora energi. I en vanlig konduktör - säg, en kraftledning - elektrisk ström försvinner gradvis av friktion och förlust. Vi tappar så mycket som 90% av den el vi producerar på detta sätt. Men en elektrisk ström kan flöda genom en supraledande krets för alltid, oföränderlig. Praktiska superledare skulle göra elnät och många enheter, inklusive nya datorer, mycket mer energieffektiv.

Kemister och metallurger har experimenterat med olika kombinationer av element i åratal, försöker få superledare som arbetar vid temperaturer nära rumstemperatur (de flesta superledare fungerar bara när de är superkalla.) Tanken är att hitta den perfekta kombinationen av element som har exakt rätt densitet av elektroner, med rätt energi. När det händer, elektroner kopplas ihop och rör sig genom materialet på ett synkroniserat sätt, även vid temperaturer över 77 grader Kelvin, som är temperaturen för flytande kväve. Det anses vara en högtemperatur superledare, eftersom flytande kväve är billigt att producera och kan användas som köldmedium. Men att hitta rätt kemi för att göra nya och bättre högtemperatur superledare har varit svårfångat.

Sochnikov och hans elever tänker annorlunda om det. Vad händer om mekaniska förändringar som klämning eller sträckning kan göra ett material till en superledare? Att ändra kemi handlar i slutändan om att ändra arrangemanget av atomer och elektroner i ett material. Mekaniska påfrestningar kan göra samma sak, på ett annat sätt.

Tillsammans med fysikavdelningsstudenter Chloe Herrera, Jonah Cerbin, Donny Davino, och Jacob Franklin, Sochnikov konstruerade en maskin för att sträcka ut en liten bit av superledaren för att se vad som skulle hända. De valde strontiumtitanat, ett välkänt material som används i högteknologiska elektronikapplikationer som stora och nästan perfekta kristaller, som blir en superledare runt 0,5 grader Kelvin. Det är löjligt kallt, kallare till och med flytande helium. Men strontiumtitanat beter sig på ett väldigt konstigt sätt när det är så kallt. Dess atomer polariserar; det betyder att de alla oscillerar synkront. Du kan tänka dig att de studsar försiktigt upp och ner, alla tillsammans. Dessa svängningar har en tendens att koppla samman elektroner, hjälpa dem att röra sig som ett par - det är förmodligen det som gör det till superledning.

Sochnikov och studenterna i gruppen visste att sträckning av strontiumtitanat skulle förändra hur dess atomer svängde. Den där, i tur och ordning, kan förändra hur elektronerna rör sig. Maskinen som sträcker kristallen är gjord av koppar för att leda värme bort från kristallen. De flesta av resten av bearbetningarna är belagda med guld för att reflektera värme från utsidan. Den använder tre cylindrar för att kyla materialet; först till temperaturen för flytande kväve (70K), sedan flytande helium (4K), sedan till en kokande blandning av helium-3 och helium-4 (på grund av konstiga kvanteffekter, det är ännu kallare än vanligt flytande helium - bara några tusendelar Kelvin! Verkligen nära absolut noll!)

Hela installationen är upphängd i en stålram som flyter på stötdämpare, för att förhindra att vibrationer i golvet stör experimentet.

När Sochnikov, Herrera, Cerbin, Davino, och Franklin gjorde experimentet och tittade på resultaten, de fann att sträckt strontiumtitanat blir supraledande vid temperaturer 40% högre än normalt. Det är en enorm ökning, procentuellt. De tror att det är för att stretcha materialet gör det lättare för atomerna att svänga, limma ihop elektronerna mer fast. Nu, de arbetar med att beräkna vad som gjorde skillnaden, och planerar att testa det i andra material inom en snar framtid.

"Vanligtvis kontrollerar vi material kemiskt. Här, vi gör det mekaniskt. Detta ger oss ett annat verktyg för att föra superledare närmare vardagen, och för att upptäcka nya funktioner, "Säger Sochnikov.