Преди време изданието Communications Physics публикува научна статия „Harnessing ferroelectric domains for negative capacitance“, автори на която са руските физици от Южния федерален университет (Ростов на Дон) Юрий Тихонов и Анна Разумная, физици от Франция Университетът на Пикардия, кръстен на Жул Верн, Игор Лукянчук и Анаис Сен, както и учен по материали от Националната лаборатория в Аргон Валери Винокур. Статията говори за създаването на „невъзможен“ кондензатор с отрицателен заряд, който беше предсказан преди десетилетия, но едва сега е приложен на практика.
Разработката обещава революция в електронните схеми на полупроводниковите устройства. Двойка „отрицателен“ и конвенционален кондензатор с положителен заряд, свързани последователно, повишава нивото на входното напрежение в дадена точка над номиналната стойност до необходимото за работата на специфични участъци от електронни вериги. С други думи, процесорът може да се захранва от относително ниско напрежение, но онези участъци от веригите (блокове), които изискват повишено напрежение за работа, ще получат контролирано захранване с повишено напрежение с помощта на двойки „отрицателни“ и конвенционални кондензатори. Това обещава да подобри енергийната ефективност на изчислителните схеми и много повече.
Преди това внедряване на отрицателни кондензатори подобен ефект се постигаше за кратко време и само при специални условия. Руски учени, съвместно с колеги от САЩ и Франция, са измислили стабилна и проста структура от отрицателни кондензатори, подходящи за масово производство и за работа при нормални условия.
Структурата на отрицателния кондензатор, разработена от физиците, се състои от две отделни области, всяка от които съдържа фероелектрични наночастици със заряд със същата полярност (в съветската литература те се наричат фероелектрици). В нормалното си състояние фероелектриците имат неутрален заряд, който се дължи на произволно ориентирани домейни в материала. Учените успяха да разделят наночастици с еднакъв заряд в две отделни физически области на кондензатора - всяка в своята област.
На конвенционалната граница между две противоположни полярни области веднага се появи така наречената домейн стена - област на промяна на полярността. Оказа се, че домейн стената може да бъде преместена, ако се приложи напрежение към една от областите на структурата. Изместването на доменната стена в една посока стана еквивалентно на натрупване на отрицателен заряд. Освен това, колкото повече е зареден кондензаторът, толкова по-ниско е напрежението върху неговите пластини. Това не е така при конвенционалните кондензатори. Увеличаването на заряда води до увеличаване на напрежението върху плочите. Тъй като отрицателният и обикновеният кондензатор са свързани последователно, процесите не нарушават закона за запазване на енергията, но водят до появата на интересен феномен под формата на увеличаване на захранващото напрежение в желаните точки на електронната верига . Ще бъде интересно да видим как тези ефекти ще бъдат приложени в електронните схеми.
Източник: 3dnews.ru