For nogen tid siden offentliggjorde publikationen Communications Physics en videnskabelig artikel "Harnessing ferroelektriske domæner til negativ kapacitans", hvis forfattere var russiske fysikere fra det sydlige føderale universitet (Rostov-on-Don) Yuri Tikhonov og Anna Razumnaya, fysikere fra det franske University of Picardy opkaldt efter Jules Verne Igor Lukyanchuk og Anais Sen, samt materialeforsker fra Argonne National Laboratory Valery Vinokur. Artiklen taler om skabelsen af en "umulig" kondensator med en negativ ladning, som blev forudsagt for årtier siden, men som først nu er blevet omsat i praksis.
Udviklingen lover en revolution i de elektroniske kredsløb af halvlederenheder. Et par af en "negativ" og en konventionel kondensator med en positiv ladning, forbundet i serie, øger indgangsspændingsniveauet på et givet punkt over den nominelle værdi til det, der kræves til driften af specifikke sektioner af elektroniske kredsløb. Med andre ord kan processoren drives af en relativt lav spænding, men de sektioner af kredsløbene (blokkene), der kræver en øget spænding for at fungere, vil modtage kontrolleret strøm med en øget spænding ved hjælp af par af "negative" og konventionelle kondensatorer. Dette lover at forbedre energieffektiviteten af computerkredsløb og meget mere.
Før denne implementering af negative kondensatorer blev en lignende effekt opnået i kort tid og kun under særlige forhold. Russiske videnskabsmænd har sammen med kolleger fra USA og Frankrig fundet frem til en stabil og enkel struktur af negative kondensatorer, velegnet til masseproduktion og til drift under normale forhold.
Strukturen af en negativ kondensator udviklet af fysikere består af to adskilte regioner, som hver indeholder ferroelektriske nanopartikler med en ladning af samme polaritet (i sovjetisk litteratur blev de kaldt ferroelektrik). I deres normale tilstand har ferroelektriske stoffer en neutral ladning, som skyldes tilfældigt orienterede domæner i materialet. Forskere var i stand til at adskille nanopartikler med samme ladning i to separate fysiske områder af kondensatoren - hver i sit eget område.
Ved den konventionelle grænse mellem to modsat polære områder dukkede der straks en såkaldt domænevæg op - et område med polaritetsændring. Det viste sig, at en domænevæg kan flyttes, hvis der påføres spænding til en af strukturens regioner. Forskydningen af domænevæggen i én retning blev ækvivalent med akkumuleringen af en negativ ladning. Desuden, jo mere kondensatoren er opladet, jo lavere er spændingen på dens plader. Dette er ikke tilfældet med konventionelle kondensatorer. En stigning i ladningen fører til en stigning i spændingen på pladerne. Da den negative og almindelige kondensator er forbundet i serie, overtræder processerne ikke loven om bevarelse af energi, men fører til fremkomsten af et interessant fænomen i form af en stigning i forsyningsspændingen på de ønskede punkter i det elektroniske kredsløb . Det bliver interessant at se, hvordan disse effekter vil blive implementeret i elektroniske kredsløb.
Kilde: 3dnews.ru