Enige tijd geleden publiceerde de publicatie Communications Physics een wetenschappelijk artikel “Harnessing ferroelektrische domeinen voor negatieve capaciteit”, waarvan de auteurs Russische natuurkundigen waren van de Zuidelijke Federale Universiteit (Rostov aan de Don), Yuri Tikhonov en Anna Razumnaya, natuurkundigen uit de Franse Universiteit van Picardië vernoemd naar Jules Verne Igor Lukyanchuk en Anais Sen, evenals materiaalwetenschapper van Argonne National Laboratory Valery Vinokur. Het artikel spreekt over de creatie van een “onmogelijke” condensator met een negatieve lading, die tientallen jaren geleden werd voorspeld, maar nu pas in de praktijk is gebracht.
De ontwikkeling belooft een revolutie in de elektronische circuits van halfgeleiderapparaten. Een paar van een "negatieve" en een conventionele condensator met een positieve lading, in serie geschakeld, verhoogt het ingangsspanningsniveau op een bepaald punt boven de nominale waarde tot het niveau dat vereist is voor de werking van specifieke delen van elektronische circuits. Met andere woorden, de processor kan worden gevoed door een relatief lage spanning, maar die delen van de circuits (blokken) die een verhoogde spanning nodig hebben om te kunnen werken, zullen gecontroleerd vermogen met een verhoogde spanning ontvangen met behulp van paren "negatieve" en conventionele condensatoren. Dit belooft de energie-efficiëntie van computercircuits te verbeteren en nog veel meer.
Vóór deze implementatie van negatieve condensatoren werd een soortgelijk effect gedurende korte tijd en alleen onder speciale omstandigheden bereikt. Russische wetenschappers hebben samen met collega's uit de VS en Frankrijk een stabiele en eenvoudige structuur van negatieve condensatoren bedacht, geschikt voor massaproductie en voor gebruik onder normale omstandigheden.
De structuur van een negatieve condensator ontwikkeld door natuurkundigen bestaat uit twee gescheiden gebieden, die elk ferro-elektrische nanodeeltjes bevatten met een lading van dezelfde polariteit (in de Sovjetliteratuur werden ze ferro-elektrische deeltjes genoemd). In hun normale toestand hebben ferro-elektrische materialen een neutrale lading, die te wijten is aan willekeurig georiënteerde domeinen in het materiaal. Wetenschappers zijn erin geslaagd nanodeeltjes met dezelfde lading te scheiden in twee afzonderlijke fysieke delen van de condensator, elk in een eigen gebied.
Op de conventionele grens tussen twee tegengesteld polaire gebieden verscheen onmiddellijk een zogenaamde domeinmuur: een gebied van polariteitsverandering. Het bleek dat een domeinmuur kan worden verplaatst als er spanning wordt aangelegd op een van de gebieden van de structuur. De verplaatsing van de domeinmuur in één richting werd gelijk aan de accumulatie van een negatieve lading. Bovendien, hoe meer de condensator wordt opgeladen, hoe lager de spanning op zijn platen. Bij conventionele condensatoren is dit niet het geval. Een toename van de lading leidt tot een toename van de spanning op de platen. Omdat de negatieve en gewone condensator in serie zijn geschakeld, schenden de processen de wet van behoud van energie niet, maar leiden ze tot het verschijnen van een interessant fenomeen in de vorm van een toename van de voedingsspanning op de gewenste punten van het elektronische circuit . Het zal interessant zijn om te zien hoe deze effecten in elektronische circuits zullen worden geïmplementeerd.
Bron: 3dnews.ru