For en tid siden publiserte publikasjonen Communications Physics en vitenskapelig artikkel "Harnessing ferroelektriske domener for negativ kapasitans", forfatterne av disse var russiske fysikere fra Southern Federal University (Rostov-on-Don) Yuri Tikhonov og Anna Razumnaya, fysikere fra det franske. University of Picardy oppkalt etter Jules Verne Igor Lukyanchuk og Anais Sen, samt materialforsker fra Argonne National Laboratory Valery Vinokur. Artikkelen snakker om opprettelsen av en "umulig" kondensator med en negativ ladning, som ble spådd for flere tiår siden, men som først nå har blitt satt ut i livet.
Utviklingen lover en revolusjon innen de elektroniske kretsene til halvlederenheter. Et par av en "negativ" og en konvensjonell kondensator med en positiv ladning, koblet i serie, øker inngangsspenningsnivået på et gitt punkt over den nominelle verdien til det som kreves for drift av spesifikke deler av elektroniske kretser. Med andre ord kan prosessoren drives av en relativt lav spenning, men de delene av kretsene (blokkene) som krever økt spenning for å fungere, vil motta kontrollert strøm med økt spenning ved å bruke par av "negative" og konvensjonelle kondensatorer. Dette lover å forbedre energieffektiviteten til datakretser og mye mer.
Før denne implementeringen av negative kondensatorer ble en lignende effekt oppnådd i kort tid og bare under spesielle forhold. Russiske forskere har sammen med kolleger fra USA og Frankrike kommet frem til en stabil og enkel struktur av negative kondensatorer, egnet for masseproduksjon og for drift under normale forhold.
Strukturen til en negativ kondensator utviklet av fysikere består av to atskilte regioner, som hver inneholder ferroelektriske nanopartikler med en ladning med samme polaritet (i sovjetisk litteratur ble de kalt ferroelektriske). I normal tilstand har ferroelektrikk en nøytral ladning, som skyldes tilfeldig orienterte domener i materialet. Forskere var i stand til å skille nanopartikler med samme ladning i to separate fysiske områder av kondensatoren - hver i sitt eget område.
Ved den konvensjonelle grensen mellom to motsatte polare områder dukket det umiddelbart opp en såkalt domenevegg - et område med polaritetsendring. Det viste seg at en domenevegg kan flyttes hvis spenning påføres en av områdene i strukturen. Forskyvningen av domeneveggen i én retning ble ekvivalent med akkumulering av en negativ ladning. Dessuten, jo mer kondensatoren lades, jo lavere er spenningen på platene. Dette er ikke tilfelle med konvensjonelle kondensatorer. En økning i ladningen fører til en økning i spenningen på platene. Siden den negative og ordinære kondensatoren er koblet i serie, bryter prosessene ikke med loven om bevaring av energi, men fører til utseendet til et interessant fenomen i form av en økning i forsyningsspenningen på de ønskede punktene i den elektroniske kretsen . Det vil være interessant å se hvordan disse effektene vil bli implementert i elektroniske kretser.
Kilde: 3dnews.ru