Há algum tempo, a publicação Communications Physics publicou um artigo científico “Aproveitando domínios ferroelétricos para capacitância negativa”, cujos autores foram físicos russos da Universidade Federal do Sul (Rostov-on-Don) Yuri Tikhonov e Anna Razumnaya, físicos da França Universidade da Picardia em homenagem a Júlio Verne Igor Lukyanchuk e Anais Sen, bem como cientista de materiais do Laboratório Nacional de Argonne Valery Vinokur. O artigo fala sobre a criação de um capacitor “impossível” com carga negativa, que foi previsto há décadas, mas só agora foi colocado em prática.
O desenvolvimento promete uma revolução nos circuitos eletrônicos de dispositivos semicondutores. Um par de um capacitor “negativo” e um capacitor convencional com carga positiva, conectados em série, aumenta o nível de tensão de entrada em um determinado ponto acima do valor nominal até aquele necessário para a operação de seções específicas de circuitos eletrônicos. Em outras palavras, o processador pode ser alimentado por uma tensão relativamente baixa, mas aquelas seções dos circuitos (blocos) que requerem uma tensão aumentada para operar receberão energia controlada com uma tensão aumentada usando pares de capacitores “negativos” e convencionais. Isto promete melhorar a eficiência energética dos circuitos de computação e muito mais.
Antes desta implementação de capacitores negativos, um efeito semelhante foi alcançado por um curto período de tempo e apenas sob condições especiais. Cientistas russos, juntamente com colegas dos EUA e da França, criaram uma estrutura estável e simples de capacitores negativos, adequada para produção em massa e para operação em condições normais.
A estrutura de um capacitor negativo desenvolvido por físicos consiste em duas regiões separadas, cada uma das quais contém nanopartículas ferroelétricas com carga da mesma polaridade (na literatura soviética eram chamadas de ferroelétricas). Em seu estado normal, os ferroelétricos têm carga neutra, o que se deve a domínios orientados aleatoriamente dentro do material. Os cientistas conseguiram separar nanopartículas com a mesma carga em duas áreas físicas separadas do capacitor – cada uma em sua própria área.
Na fronteira convencional entre duas regiões polares opostas, apareceu imediatamente uma chamada parede de domínio - uma área de mudança de polaridade. Descobriu-se que uma parede de domínio pode ser movida se uma tensão for aplicada a uma das regiões da estrutura. O deslocamento da parede do domínio em uma direção tornou-se equivalente ao acúmulo de uma carga negativa. Além disso, quanto mais carregado o capacitor estiver, menor será a tensão em suas placas. Este não é o caso dos capacitores convencionais. Um aumento na carga leva a um aumento na tensão nas placas. Como os capacitores negativo e comum estão conectados em série, os processos não violam a lei da conservação da energia, mas levam ao aparecimento de um fenômeno interessante na forma de um aumento na tensão de alimentação nos pontos desejados do circuito eletrônico . Será interessante ver como estes efeitos serão implementados em circuitos eletrônicos.
Fonte: 3dnews.ru