Fizyk Elisabetta Matsumoto jest zapaloną dziewiarką i to od czasu, gdy w dzieciństwie zaczęła uprawiać to hobby. Podczas studiów magisterskich na Uniwersytecie Pensylwanii w 2009 roku, Matsumoto natknęła się na nietypowy ścieg węzełkowy podczas robienia na drutach wzoru japońskiego czerwonego smoka. „Mam książki z tysiącami różnych wzorów ściegów, ale ten w wieszaku na ścianę z czerwonym smokiem był jednym z tych, których nigdy nie widziałam” – mówi. To skłoniło ją do zastanowienia się nad geometrią ściegów i ostatecznie doprowadziło ją do studiowania matematyki dziewiarstwa.
Matsumoto mówi, że istnieje około stu podstawowych ściegów. Zmieniając kombinacje ściegów, dziewiarz może zmienić elastyczność, wytrzymałość mechaniczną i trójwymiarową strukturę powstałej tkaniny. Przędza sama w sobie nie jest zbyt elastyczna. Ale kiedy jest dziana, przędza daje początek tkaninie, która może rozciągnąć się ponad dwukrotnie na swojej długości, podczas gdy sama przędza prawie się nie rozciąga.
Matsumoto, obecnie pracująca w Georgia Institute of Technology w Atlancie, stara się odkryć matematyczne zasady, które dyktują, jak ściegi nadają tkaninom tak wyjątkowe właściwości. Ma nadzieję opracować katalog rodzajów ściegów, ich kombinacji i wynikających z nich właściwości tkanin. Dzianiny, naukowcy i producenci mogliby skorzystać ze słownika dzianin, mówi.
Badania Matsumoto opierają się na teorii węzłów (SN: 10/31/08), zestawie zasad matematycznych, które określają, jak tworzą się węzły. Zasady te pomogły wyjaśnić, w jaki sposób DNA składa się i rozwija oraz w jaki sposób skład i rozmieszczenie cząsteczek w przestrzeni nadaje im właściwości fizyczne i chemiczne (SN: 5/23/08; SN: 8/27/18). Matsumoto wykorzystuje teorię węzłów, aby zrozumieć, jak każdy ścieg splątuje się z sąsiadami. „Rodzaje ściegów, różnice w ich geometrii, a także kolejność, w jakiej układa się te ściegi w tkaninę, mogą określać jej właściwości” – mówi.
Wprowadzanie drobnych zmian, takich jak zmiana kilku skrzyżowań w węźle, może mieć ogromny wpływ na mechanikę tkaniny. Na przykład, tkanina wykonana tylko jednym rodzajem ściegu, takim jak dzianina lub purl, ma tendencję do zwijania się na brzegach. Jeśli jednak połączysz dwa rodzaje ściegów w naprzemiennych rzędach lub kolumnach, tkanina ułoży się płasko. Matsumoto i student Shashank Markande poinformowali o tym w lipcu w Bridges 2020 Conference Proceedings.
