منذ بعض الوقت، نشرت مجلة فيزياء الاتصالات مقالًا علميًا بعنوان "تسخير المجالات الكهروضوئية للسعة السلبية"، وكان مؤلفوه فيزيائيين روس من الجامعة الفيدرالية الجنوبية (روستوف أون دون) يوري تيخونوف وآنا رازومنايا، فيزيائيان من فرنسا. سميت جامعة بيكاردي على اسم جول فيرن إيغور لوكيانشوك وأناييس سين، بالإضافة إلى عالم المواد من مختبر أرجون الوطني فاليري فينوكور. يتحدث المقال عن إنشاء مكثف "مستحيل" بشحنة سالبة، وهو ما كان متوقعًا منذ عقود مضت، ولكن لم يتم تطبيقه إلا الآن.
يعد هذا التطوير بثورة في الدوائر الإلكترونية لأجهزة أشباه الموصلات. يعمل زوج من المكثف "السالب" والمكثف التقليدي بشحنة موجبة، متصلين على التوالي، على زيادة مستوى جهد الدخل عند نقطة معينة أعلى من القيمة الاسمية إلى تلك المطلوبة لتشغيل أقسام معينة من الدوائر الإلكترونية. بمعنى آخر، يمكن تشغيل المعالج بجهد منخفض نسبيًا، لكن أقسام الدوائر (الكتل) التي تتطلب جهدًا متزايدًا للتشغيل ستتلقى طاقة يتم التحكم فيها بجهد متزايد باستخدام أزواج من المكثفات "السالبة" والتقليدية. يعد هذا بتحسين كفاءة استخدام الطاقة في دوائر الحوسبة وغير ذلك الكثير.
قبل هذا التطبيق للمكثفات السلبية، تم تحقيق تأثير مماثل لفترة قصيرة وفقط في ظل ظروف خاصة. توصل العلماء الروس، بالتعاون مع زملائهم من الولايات المتحدة وفرنسا، إلى بنية مستقرة وبسيطة للمكثفات السالبة، ومناسبة للإنتاج الضخم والتشغيل في الظروف العادية.
يتكون هيكل المكثف السلبي الذي طوره الفيزيائيون من منطقتين منفصلتين، تحتوي كل منهما على جسيمات نانوية كهروضوئية بشحنة من نفس القطبية (في الأدبيات السوفيتية كانت تسمى متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف). في حالتها الطبيعية، تتمتع المواد الكهروضوئية بشحنة محايدة، والتي ترجع إلى المجالات الموجهة بشكل عشوائي داخل المادة. تمكن العلماء من فصل الجسيمات النانوية التي لها نفس الشحنة إلى منطقتين فيزيائيتين منفصلتين للمكثف - كل منهما في منطقتها الخاصة.
عند الحدود التقليدية بين منطقتين قطبيتين متعاكستين، ظهر على الفور ما يسمى بجدار المجال - وهي منطقة تغير القطبية. اتضح أنه يمكن نقل جدار المجال إذا تم تطبيق الجهد على إحدى مناطق الهيكل. أصبح إزاحة جدار المجال في اتجاه واحد يعادل تراكم الشحنة السالبة. علاوة على ذلك، كلما زاد شحن المكثف، انخفض الجهد الكهربائي على لوحاته. هذا ليس هو الحال مع المكثفات التقليدية. تؤدي زيادة الشحن إلى زيادة الجهد على اللوحات. وبما أن المكثف السالب والعادي متصلان على التوالي، فإن العمليات لا تنتهك قانون الحفاظ على الطاقة، ولكنها تؤدي إلى ظهور ظاهرة مثيرة للاهتمام في شكل زيادة في جهد الإمداد عند النقاط المطلوبة في الدائرة الإلكترونية . سيكون من المثير للاهتمام أن نرى كيف سيتم تنفيذ هذه التأثيرات في الدوائر الإلكترونية.
المصدر: 3dnews.ru