Nemrégiben jelent meg egy tudományos cikk a Communications Physics folyóiratban, melynek címe: „Ferroelektromos domének kihasználása negatív kapacitás eléréséhez”. A cikket Jurij Tyihonov és Anna Razumnaja, a Déli Szövetségi Egyetem (Rosztov-na-Don) orosz fizikusai, Igor Lukjancsuk és Anaïs Saint, a pikárdiai Jules Verne Egyetem fizikusai, valamint Valerij Vinokur, az Argonne Nemzeti Laboratórium anyagtudósa írta. A cikk egy negatív töltésű „lehetetlen” kondenzátor létrehozását írja le, amelyet évtizedekkel ezelőtt megjósoltak, de csak most valósult meg.
Ez a fejlesztés a félvezető eszközök elektronikus áramköreinek forradalmasítását ígéri. Egy sorba kapcsolt "negatív" kondenzátor és egy pozitív töltésű normál kondenzátor egy adott ponton a névleges érték fölé növeli a bemeneti feszültséget az elektronikus áramkör egyes szakaszainak működéséhez szükséges szintre. Más szóval, a processzor viszonylag alacsony feszültséggel is táplálható, de az áramkör azon szakaszai (blokkjai), amelyek nagyobb feszültséget igényelnek, szabályozott, megnövelt feszültségű tápellátást kapnak "negatív" és normál kondenzátorpárok segítségével. Ez a számítástechnikai áramkörök energiahatékonyságának javítását és sok minden mást ígér.
A negatív kondenzátorok bevezetése előtt hasonló hatást értek el rövid ideig és csak bizonyos körülmények között. Orosz tudósok amerikai és francia kollégáikkal együtt kifejlesztettek egy stabil és egyszerű negatív kondenzátor-szerkezetet, amely alkalmas tömeggyártásra és normál körülmények között történő működésre.
A fizikusok által kifejlesztett negatív kondenzátorszerkezet két különálló régióból áll, amelyek mindegyike azonos polaritású töltésű ferroelektromos nanorészecskéket tartalmaz (a szovjet irodalomban ezeket ferroelektromosoknak nevezték). Normál állapotukban a ferroelektromos anyagok semleges töltésűek, ami a véletlenszerűen orientált domainek az anyag belsejében. A tudósoknak sikerült azonos töltésű nanorészecskéket elosztaniuk a kondenzátor két különálló fizikai régiójában – mindegyiket a saját területén.
Két ellentétes polaritású régió képzeletbeli határán azonnal kialakult egy úgynevezett doménfal – egy polaritás-felcserélődési régió. Kiderült, hogy a doménfalat el lehet mozgatni, ha feszültséget alkalmazunk a szerkezet egyik régiójára. A doménfal egyik irányba történő eltolása egyenértékűvé vált a negatív töltés felhalmozódásával. Sőt, minél jobban töltődik a kondenzátor, annál kisebb a feszültség a lemezein. Ez nem így van a hagyományos kondenzátoroknál. A töltés növelése a lemezek feszültségének növekedéséhez vezet. Mivel a negatív és a hagyományos kondenzátorok sorba vannak kötve, ezek a folyamatok nem sértik az energiamegmaradás törvényét, de egy érdekes jelenséghez vezetnek: a tápfeszültség növekedéséhez az elektronikus áramkör meghatározott pontjain. Érdekes lesz látni, hogyan fognak ezek a hatások megvalósulni az elektronikus áramkörökben.
Forrás: 3dnews.ru
