مدتی پیش، نشریه Communications Physics مقاله ای علمی با عنوان "بهره گیری از حوزه های فروالکتریک برای ظرفیت منفی" منتشر کرد که نویسندگان آن فیزیکدانان روسی از دانشگاه فدرال جنوبی (روستوف روی دون) یوری تیخونوف و آنا رازومنایا، فیزیکدانان فرانسوی بودند. دانشگاه پیکاردی به نام ژول ورن ایگور لوکیانچوک و آنایس سن و همچنین دانشمند مواد از آزمایشگاه ملی آرگون والری وینوکور نامگذاری شده است. این مقاله در مورد ایجاد یک خازن "غیرممکن" با بار منفی صحبت می کند که دهه ها پیش پیش بینی شده بود، اما اکنون در عمل به کار گرفته شده است.
این توسعه نوید یک انقلاب در مدارهای الکترونیکی دستگاه های نیمه هادی را می دهد. یک جفت یک خازن "منفی" و یک خازن معمولی با بار مثبت که به صورت سری به هم متصل شده اند، سطح ولتاژ ورودی را در یک نقطه معین بالاتر از مقدار اسمی به مقدار مورد نیاز برای عملکرد بخش های خاصی از مدارهای الکترونیکی افزایش می دهد. به عبارت دیگر، پردازنده را می توان با ولتاژ نسبتاً پایین تغذیه کرد، اما بخش هایی از مدارها (بلوک ها) که برای کار کردن به ولتاژ افزایش یافته نیاز دارند، با استفاده از جفت خازن های "منفی" و معمولی، توان کنترل شده را با افزایش ولتاژ دریافت می کنند. این نویدبخش بهبود بهره وری انرژی مدارهای محاسباتی و موارد دیگر است.
قبل از اجرای خازن های منفی، اثر مشابهی برای مدت کوتاهی و تنها در شرایط خاص به دست می آمد. دانشمندان روسی به همراه همکاران خود از ایالات متحده آمریکا و فرانسه ساختاری پایدار و ساده از خازن های منفی را ارائه کرده اند که برای تولید انبوه و برای کار در شرایط عادی مناسب است.
ساختار یک خازن منفی که توسط فیزیکدانان ساخته شده است از دو ناحیه جدا از هم تشکیل شده است که هر کدام حاوی نانوذرات فروالکتریک با یک قطبیت یکسان است (در ادبیات شوروی آنها را فروالکتریک می نامیدند). فروالکتریک ها در حالت عادی خود دارای بار خنثی هستند که به دلیل جهت گیری تصادفی حوزه های درون ماده است. دانشمندان توانستند نانوذرات را با همان بار در دو ناحیه فیزیکی مجزا از خازن جدا کنند - هر کدام در ناحیه خاص خود.
در مرز معمولی بین دو منطقه قطبی متضاد، یک دیوار به اصطلاح دامنه بلافاصله ظاهر شد - منطقه ای با تغییر قطب. معلوم شد که اگر ولتاژ به یکی از مناطق سازه اعمال شود، دیوار دامنه می تواند جابجا شود. جابجایی دیواره دامنه در یک جهت معادل تجمع بار منفی شد. علاوه بر این، هر چه خازن بیشتر شارژ شود، ولتاژ روی صفحات آن کمتر می شود. این مورد در مورد خازن های معمولی صدق نمی کند. افزایش بار منجر به افزایش ولتاژ در صفحات می شود. از آنجایی که خازن منفی و معمولی به صورت سری به هم متصل می شوند، فرآیندها قانون بقای انرژی را نقض نمی کنند، اما منجر به ظهور یک پدیده جالب به شکل افزایش ولتاژ تغذیه در نقاط مورد نظر در مدار الکترونیکی می شود. . جالب است که ببینیم این اثرات چگونه در مدارهای الکترونیکی پیاده سازی خواهند شد.
منبع: 3dnews.ru