'Tricô é codificação' e o fio é programável neste laboratório de física

Para Elisabetta Matsumoto, a teoria do nó é a teoria da malha.

Elisabetta Matsumoto segura um Jitterbug Cuboctahedral Geared que ela projetou com o matemático Henry Segerman.Crédito...Johnathon Kelso para o The New York Times

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Por Siobhan Roberts

BOSTON - Na véspera da reunião anual de março da American Physical Society, uma sessão de domingo "stitch 'n bitch" foi realizada durante o happy hour no bar do saguão do hotel Westin Boston Waterfront.

Karen Daniels, uma física da Universidade Estadual da Carolina do Norte, twittou sobre o encontro no início daquele dia: "Você é um físico que gosta de tricô, crochê ou outras artes com fibras?" ela perguntou. "Vou ser eu quem tricota um toro." (Um toro é um donut matematizado; o dela foi inspirado por uma figura no artigo científico de um amigo.)

No bar, em meio a mesas repletas de novelos de lã, o Dr. Daniels absorveu conselhos de design de um grupo de tricoteiras especializadas, entre elas Elisabetta Matsumoto, matemática aplicada e física do Instituto de Tecnologia da Geórgia e co-anfitriã do encontro.

Para o Dr. Matsumoto, o tricô é mais do que um hobby artesanal com benefícios para a saúde. Ela está embarcando em um projeto de cinco anos, "What a Tangled Web We Weave", financiado pela National Science Foundation, para investigar a matemática e a mecânica da "antiga tecnologia conhecida como tricô".

Alguns dos exemplos mais antigos datam do século 11 no Egito. Mas, apesar de gerações de conhecimento prático e experimental, as propriedades físicas e matemáticas do tecido de malha raramente são estudadas de forma a produzir modelos preditivos sobre como esses tecidos se comportam.

O Dr. Matsumoto argumenta que "tricotar é codificar" e que o fio é um material programável. Os dividendos potenciais de sua pesquisa variam de eletrônicos vestíveis a andaimes de tecidos.

Durante o happy hour, ela tricotou uma amostra ilustrando uma técnica de cirurgia plástica chamada Z-plastia. A amostra era para uma palestra que ela faria às 8h da manhã de quarta-feira chamada "Twisted Topological Emaranhados". Dezenas de físicos compareceram, apesar de uma sessão paralela competitiva sobre "A Mecânica Extrema dos Balões".

"Tenho tricotado desde criança", disse a Dra. Matsumoto a seu público (principalmente masculino). "Foi o que fiz para me dar bem com minha mãe quando era adolescente. É apenas um sonho pegar todas essas coisas que aprendi e brinquei quando criança e transformá-las em algo cientificamente rigoroso."

Como primeiro passo, sua equipe está enumerando todos os possíveis pontos tricotados: "Haverá um número infinito contável. Como classificá-los é o que estamos trabalhando agora."

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A investigação é informada pela tradição matemática da teoria dos nós. Um nó é um círculo emaranhado - um círculo embutido com cruzamentos que não podem ser desembaraçados. (Um círculo sem cruzamentos é um "nó".)

"O ponto tricotado é uma série de nós corrediços, um após o outro", disse o Dr. Matsumoto. Filas e colunas de nós corrediços formam um padrão de treliça tão regular que é análogo à estrutura cristalina e aos materiais cristalinos.

Por meio da teoria do nó, o Dr. Matsumoto está essencialmente desenvolvendo uma teoria da malha: um alfabeto de pontos de células unitárias, um glossário de combinações de pontos e uma gramática que rege a geometria e a topologia da malha - a elasticidade do tecido ou sua "elasticidade emergente". "

Ao discutir as propriedades emergentes do tricô, o Dr. Matsumoto às vezes faz referência a uma borboleta, o morfo azul vibrante. Sua cor é opticamente emergente, resultado não de pigmento químico, mas de estrutura. Com efeito, cada asa é um metamaterial: coberta por camadas de escalas nanométricas, dispostas em um padrão chamado superfície giroide, a asa absorve a maioria dos comprimentos de onda da luz, mas reflete o azul.