Pred časom publikácia Communications Physics publikovala vedecký článok „Harnessing ferroelectric domains for negative capacitance“, ktorého autormi boli ruskí fyzici z Južnej federálnej univerzity (Rostov na Done) Jurij Tichonov a Anna Razumnaja, fyzici z Francúzska. Pikardiská univerzita pomenovaná po Julesovi Vernovi Igorovi Lukyančukovi a Anais Sen, ako aj vedcovi materiálov z Národného laboratória Argonne Valery Vinokur. Článok hovorí o vytvorení „nemožného“ kondenzátora so záporným nábojom, ktorý bol predpovedaný už pred desiatkami rokov, no až teraz bol uvedený do praxe.
Vývoj sľubuje revolúciu v elektronických obvodoch polovodičových zariadení. Dvojica „záporného“ a konvenčného kondenzátora s kladným nábojom, zapojených do série, zvyšuje úroveň vstupného napätia v danom bode nad nominálnu hodnotu na úroveň potrebnú na prevádzku špecifických častí elektronických obvodov. Inými slovami, procesor môže byť napájaný relatívne nízkym napätím, ale tie časti obvodov (bloky), ktoré vyžadujú zvýšené napätie na prevádzku, dostanú riadenú energiu so zvýšeným napätím pomocou párov „záporných“ a konvenčných kondenzátorov. To sľubuje zlepšenie energetickej účinnosti výpočtových obvodov a oveľa viac.
Pred touto implementáciou záporných kondenzátorov sa podobný efekt dosiahol krátkodobo a len za špeciálnych podmienok. Ruskí vedci spolu s kolegami z USA a Francúzska prišli so stabilnou a jednoduchou štruktúrou záporných kondenzátorov, vhodných pre sériovú výrobu a pre prevádzku v bežných podmienkach.
Fyzikmi vyvinutá štruktúra záporného kondenzátora pozostáva z dvoch oddelených oblastí, z ktorých každá obsahuje feroelektrické nanočastice s nábojom rovnakej polarity (v sovietskej literatúre sa nazývali feroelektriká). Vo svojom normálnom stave majú feroelektriká neutrálny náboj, ktorý je spôsobený náhodne orientovanými doménami v materiáli. Vedcom sa podarilo oddeliť nanočastice s rovnakým nábojom do dvoch samostatných fyzických oblastí kondenzátora – každá vo svojej oblasti.
Na konvenčnej hranici medzi dvoma opačne polárnymi oblasťami sa okamžite objavila takzvaná doménová stena - oblasť zmeny polarity. Ukázalo sa, že stena domény sa môže posunúť, ak sa na jednu z oblastí štruktúry privedie napätie. Posunutie steny domény v jednom smere sa stalo ekvivalentom akumulácie negatívneho náboja. Navyše, čím viac je kondenzátor nabitý, tým nižšie je napätie na jeho platniach. Toto nie je prípad bežných kondenzátorov. Zvýšenie náboja vedie k zvýšeniu napätia na platniach. Pretože záporný a obyčajný kondenzátor sú zapojené do série, procesy neporušujú zákon zachovania energie, ale vedú k objaveniu sa zaujímavého javu vo forme zvýšenia napájacieho napätia v požadovaných bodoch v elektronickom obvode. . Bude zaujímavé sledovať, ako budú tieto efekty implementované v elektronických obvodoch.
Zdroj: 3dnews.ru