Beberapa waktu lalu, publikasi Komunikasi Fisika menerbitkan artikel ilmiah “Memanfaatkan domain feroelektrik untuk kapasitansi negatif”, yang penulisnya adalah fisikawan Rusia dari Universitas Federal Selatan (Rostov-on-Don) Yuri Tikhonov dan Anna Razumnaya, fisikawan dari Prancis Universitas Picardy dinamai Jules Verne Igor Lukyanchuk dan Anais Sen, serta ilmuwan material dari Laboratorium Nasional Argonne Valery Vinokur. Artikel tersebut membahas tentang pembuatan kapasitor bermuatan negatif yang “mustahil”, yang telah diperkirakan beberapa dekade lalu, namun baru sekarang dipraktikkan.
Perkembangan ini menjanjikan sebuah revolusi dalam sirkuit elektronik perangkat semikonduktor. Sepasang kapasitor "negatif" dan konvensional dengan muatan positif, dihubungkan secara seri, meningkatkan level tegangan input pada titik tertentu di atas nilai nominal hingga yang diperlukan untuk pengoperasian bagian tertentu dari rangkaian elektronik. Dengan kata lain, prosesor dapat diberi daya dari tegangan yang relatif rendah, tetapi bagian sirkuit (blok) yang memerlukan peningkatan tegangan untuk beroperasi akan menerima daya yang dikontrol dengan peningkatan tegangan menggunakan pasangan kapasitor “negatif” dan konvensional. Hal ini menjanjikan peningkatan efisiensi energi sirkuit komputasi dan banyak lagi.
Sebelum penerapan kapasitor negatif, efek serupa dicapai dalam waktu singkat dan hanya dalam kondisi khusus. Ilmuwan Rusia, bersama dengan rekan-rekannya dari AS dan Prancis, telah menemukan struktur kapasitor negatif yang stabil dan sederhana, cocok untuk produksi massal dan pengoperasian dalam kondisi normal.
Struktur kapasitor negatif yang dikembangkan oleh fisikawan terdiri dari dua daerah terpisah, yang masing-masing mengandung nanopartikel feroelektrik dengan muatan polaritas yang sama (dalam literatur Soviet disebut feroelektrik). Dalam keadaan normalnya, feroelektrik mempunyai muatan netral, hal ini disebabkan oleh domain yang berorientasi acak di dalam material. Para ilmuwan mampu memisahkan nanopartikel dengan muatan yang sama menjadi dua area fisik kapasitor yang terpisah - masing-masing di areanya sendiri.
Pada batas konvensional antara dua wilayah kutub yang berlawanan, apa yang disebut dinding domain segera muncul - area dengan perubahan polaritas. Ternyata dinding domain dapat dipindahkan jika tegangan diberikan pada salah satu bagian struktur. Perpindahan dinding domain ke satu arah setara dengan akumulasi muatan negatif. Selain itu, semakin banyak kapasitor yang diisi, semakin rendah tegangan pada pelatnya. Hal ini tidak terjadi pada kapasitor konvensional. Peningkatan muatan menyebabkan peningkatan tegangan pada pelat. Karena kapasitor negatif dan kapasitor biasa dihubungkan secara seri, prosesnya tidak melanggar hukum kekekalan energi, tetapi menyebabkan munculnya fenomena menarik berupa peningkatan tegangan suplai pada titik-titik yang diinginkan pada rangkaian elektronik. . Menarik untuk melihat bagaimana efek ini diterapkan di sirkuit elektronik.
Sumber: 3dnews.ru