นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียร่วมกับเพื่อนร่วมงานชาวรัสเซียจากสหรัฐอเมริกาและฝรั่งเศสได้สร้างตัวเก็บประจุที่ "เป็นไปไม่ได้"

เมื่อไม่นานมานี้ Communications Physics ตีพิมพ์บทความทางวิทยาศาสตร์เรื่อง "การควบคุมโดเมนเฟอร์โรอิเล็กทริกสำหรับความจุเชิงลบ" ผู้เขียนซึ่งเป็นนักฟิสิกส์ชาวรัสเซียจาก Southern Federal University (Rostov-on-Don) Yuri Tikhonov และ Anna Razumnaya นักฟิสิกส์จากฝรั่งเศส มหาวิทยาลัย Picardy ตั้งชื่อตาม Jules Verne Igor Lukyanchuk และ Anais Sen รวมถึงนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจาก Argonne National Laboratory Valery Vinokur บทความนี้พูดถึงการสร้างตัวเก็บประจุที่ "เป็นไปไม่ได้" ที่มีประจุลบซึ่งคาดการณ์ไว้เมื่อหลายสิบปีก่อน แต่ตอนนี้เพิ่งได้นำไปใช้จริงเท่านั้น

การพัฒนานี้สัญญาว่าจะปฏิวัติวงจรอิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ คู่ของตัวเก็บประจุแบบ "ลบ" และตัวเก็บประจุแบบธรรมดาที่มีประจุบวกเชื่อมต่อแบบอนุกรมจะเพิ่มระดับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่จุดที่กำหนดซึ่งสูงกว่าค่าที่ระบุถึงระดับที่จำเป็นสำหรับการทำงานของส่วนเฉพาะของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง โปรเซสเซอร์สามารถขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างต่ำ แต่ส่วนของวงจร (บล็อก) ที่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นในการทำงานจะได้รับพลังงานที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นโดยใช้คู่ของตัวเก็บประจุแบบ "ลบ" และแบบธรรมดา สิ่งนี้สัญญาว่าจะปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของวงจรคอมพิวเตอร์และอื่นๆ อีกมากมาย

ก่อนที่จะใช้ตัวเก็บประจุแบบลบนี้ จะบรรลุผลที่คล้ายกันในช่วงเวลาสั้น ๆ และภายใต้เงื่อนไขพิเศษเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย พร้อมด้วยเพื่อนร่วมงานจากสหรัฐอเมริกาและฝรั่งเศส ได้สร้างโครงสร้างตัวเก็บประจุแบบลบที่มั่นคงและเรียบง่าย เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากและสำหรับการใช้งานภายใต้สภาวะปกติ

โครงสร้างของตัวเก็บประจุเชิงลบที่พัฒนาโดยนักฟิสิกส์ประกอบด้วยสองส่วนที่แยกจากกัน ซึ่งแต่ละส่วนประกอบด้วยอนุภาคนาโนเฟอร์โรอิเล็กทริกซึ่งมีประจุขั้วเดียวกัน (ในวรรณคดีโซเวียตเรียกว่าเฟอร์โรอิเล็กทริก) ในสภาวะปกติ เฟอร์โรอิเล็กทริกมีประจุเป็นกลาง ซึ่งเกิดจากโดเมนที่มีการสุ่มตัวอย่างภายในวัสดุ นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกอนุภาคนาโนที่มีประจุเท่ากันออกเป็นสองส่วนทางกายภาพของตัวเก็บประจุ โดยแต่ละส่วนอยู่ในพื้นที่ของมันเอง

ที่ขอบเขตทั่วไประหว่างสองบริเวณขั้วตรงข้าม ผนังโดเมนที่เรียกว่าปรากฏขึ้นทันที - พื้นที่ของการเปลี่ยนแปลงขั้ว ปรากฎว่าสามารถเคลื่อนย้ายผนังโดเมนได้หากใช้แรงดันไฟฟ้ากับบริเวณใดบริเวณหนึ่งของโครงสร้าง การกระจัดของผนังโดเมนในทิศทางเดียวเทียบเท่ากับการสะสมของประจุลบ ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งประจุตัวเก็บประจุมากเท่าใด แรงดันไฟฟ้าบนเพลตก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น นี่ไม่ใช่กรณีของตัวเก็บประจุแบบธรรมดา ประจุที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าบนจานเพิ่มขึ้น เนื่องจากตัวเก็บประจุเชิงลบและสามัญเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมกระบวนการจึงไม่ละเมิดกฎการอนุรักษ์พลังงาน แต่นำไปสู่การปรากฏตัวของปรากฏการณ์ที่น่าสนใจในรูปแบบของการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่จุดที่ต้องการของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ . น่าสนใจที่จะเห็นว่าผลกระทบเหล่านี้จะถูกนำมาใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์อย่างไร

ที่มา: 3dnews.ru