För en tid sedan publicerade publikationen Communications Physics en vetenskaplig artikel "Harnessing ferroelektriska domäner för negativ kapacitans", vars författare var ryska fysiker från Southern Federal University (Rostov-on-Don) Yuri Tikhonov och Anna Razumnaya, fysiker från den franska University of Picardy uppkallad efter Jules Verne Igor Lukyanchuk och Anais Sen, samt materialvetare från Argonne National Laboratory Valery Vinokur. Artikeln talar om skapandet av en "omöjlig" kondensator med en negativ laddning, som förutspåddes för decennier sedan, men som först nu har omsatts i praktiken.
Utvecklingen lovar en revolution inom de elektroniska kretsarna för halvledarenheter. Ett par av en "negativ" och en konventionell kondensator med en positiv laddning, kopplade i serie, ökar inspänningsnivån vid en given punkt över det nominella värdet till det som krävs för driften av specifika delar av elektroniska kretsar. Med andra ord kan processorn drivas av en relativt låg spänning, men de delar av kretsarna (blocken) som kräver en ökad spänning för att fungera kommer att få kontrollerad effekt med en ökad spänning med par av "negativa" och konventionella kondensatorer. Detta lovar att förbättra energieffektiviteten för datorkretsar och mycket mer.
Innan denna implementering av negativa kondensatorer uppnåddes en liknande effekt under en kort tid och endast under speciella förhållanden. Ryska forskare har tillsammans med kollegor från USA och Frankrike kommit fram till en stabil och enkel struktur av negativa kondensatorer, lämpliga för massproduktion och för drift under normala förhållanden.
Strukturen hos en negativ kondensator som utvecklats av fysiker består av två separerade regioner, som var och en innehåller ferroelektriska nanopartiklar med en laddning av samma polaritet (i sovjetisk litteratur kallades de ferroelektrik). I sitt normala tillstånd har ferroelektrik en neutral laddning, vilket beror på slumpmässigt orienterade domäner i materialet. Forskare kunde separera nanopartiklar med samma laddning i två separata fysiska områden av kondensatorn - var och en i sitt eget område.
Vid den konventionella gränsen mellan två motsatta polära områden uppträdde omedelbart en så kallad domänvägg - ett område med polaritetsförändring. Det visade sig att en domänvägg kan flyttas om spänning appliceras på en av strukturens regioner. Förskjutningen av domänväggen i en riktning blev ekvivalent med ackumuleringen av en negativ laddning. Dessutom, ju mer kondensatorn laddas, desto lägre är spänningen på dess plattor. Detta är inte fallet med konventionella kondensatorer. En ökning av laddningen leder till en ökning av spänningen på plattorna. Eftersom den negativa och vanliga kondensatorn är seriekopplade bryter processerna inte mot lagen om energibevarande, utan leder till uppkomsten av ett intressant fenomen i form av en ökning av matningsspänningen vid de önskade punkterna i den elektroniska kretsen . Det ska bli intressant att se hur dessa effekter kommer att implementeras i elektroniska kretsar.
Källa: 3dnews.ru