Il y a quelque temps, la revue Communications Physics a publié un article scientifique « Exploiter les domaines ferroélectriques pour la capacité négative », dont les auteurs étaient des physiciens russes de l'Université fédérale du Sud (Rostov-sur-le-Don) Yuri Tikhonov et Anna Razumnaya, physiciennes françaises. Igor Lukyanchuk et Anais Sen de l'Université de Picardie Jules Verne, ainsi que le scientifique des matériaux du Laboratoire national d'Argonne Valery Vinokur. L’article parle de la création d’un condensateur « impossible » à charge négative, prédit il y a des décennies, mais qui n’est mis en pratique que maintenant.
Ce développement promet une révolution dans les circuits électroniques des dispositifs à semi-conducteurs. Une paire de condensateurs « négatifs » et conventionnels avec une charge positive, connectés en série, augmente le niveau de tension d'entrée en un point donné au-dessus de la valeur nominale jusqu'à celui requis pour le fonctionnement de sections spécifiques de circuits électroniques. En d'autres termes, le processeur peut être alimenté par une tension relativement basse, mais les sections des circuits (blocs) qui nécessitent une tension accrue pour fonctionner recevront une alimentation contrôlée avec une tension accrue à l'aide de paires de condensateurs « négatifs » et conventionnels. Cela promet d’améliorer l’efficacité énergétique des circuits informatiques et bien plus encore.
Avant cette mise en œuvre de condensateurs négatifs, un effet similaire était obtenu pendant une courte période et uniquement dans des conditions particulières. Des scientifiques russes, en collaboration avec des collègues américains et français, ont mis au point une structure stable et simple de condensateurs négatifs, adaptée à une production de masse et à un fonctionnement dans des conditions normales.
La structure d'un condensateur négatif développée par les physiciens se compose de deux régions séparées, chacune contenant des nanoparticules ferroélectriques avec une charge de même polarité (dans la littérature soviétique, elles étaient appelées ferroélectriques). Dans leur état normal, les ferroélectriques ont une charge neutre, due à des domaines orientés de manière aléatoire au sein du matériau. Les scientifiques ont pu séparer les nanoparticules ayant la même charge en deux zones physiques distinctes du condensateur, chacune dans sa propre zone.
À la frontière conventionnelle entre deux régions polaires opposées, un soi-disant mur de domaine est immédiatement apparu - une zone de changement de polarité. Il s’est avéré qu’un mur de domaine peut être déplacé si une tension est appliquée à l’une des régions de la structure. Le déplacement de la paroi du domaine dans une direction est devenu équivalent à l’accumulation d’une charge négative. De plus, plus le condensateur est chargé, plus la tension sur ses plaques est faible. Ce n'est pas le cas des condensateurs classiques. Une augmentation de charge entraîne une augmentation de la tension sur les plaques. Étant donné que le condensateur négatif et ordinaire sont connectés en série, les processus ne violent pas la loi de conservation de l'énergie, mais conduisent à l'apparition d'un phénomène intéressant sous la forme d'une augmentation de la tension d'alimentation aux points souhaités du circuit électronique. . Il sera intéressant de voir comment ces effets seront mis en œuvre dans les circuits électroniques.
Source: 3dnews.ru