Cu ceva timp în urmă, publicația Communications Physics a publicat un articol științific „Utilizarea domeniilor ferroelectrice pentru capacitate negativă”, ai căror autori erau fizicieni ruși de la Universitatea Federală de Sud (Rostov-on-Don) Yuri Tikhonov și Anna Razumnaya, fizicieni de la Universitatea franceză Jules Verne Picardie Igor Lukyanchuk și Anais Sen, precum și oameni de știință de materiale de la Laboratorul Național Argonne Valery Vinokur. Articolul spune despre crearea unui condensator „imposibil” cu o încărcare negativă, care a fost prevăzută cu zeci de ani în urmă, dar abia acum a fost pusă în practică.
Dezvoltarea promite să revoluționeze circuitele electronice ale dispozitivelor cu semiconductor. O pereche de condensatori „negativi” și un condensator convențional încărcați pozitiv, conectați în serie, ridică nivelul tensiunii de intrare la un moment dat peste valoarea nominală la nivelul necesar pentru funcționarea secțiunilor specifice circuitelor electronice. Cu alte cuvinte, procesorul poate fi alimentat cu o tensiune relativ mică, dar acele secțiuni ale circuitelor (blocurilor) care au nevoie de o valoare crescută a tensiunii pentru funcționare vor primi o alimentare controlată cu o tensiune crescută folosind perechi de condensatoare „negative” și convenționale. Acest lucru promite să îmbunătățească eficiența energetică a circuitelor de calcul și multe altele.
Înainte de această implementare a condensatoarelor negative, un efect similar a fost obținut pentru o perioadă scurtă de timp și numai în condiții speciale. Oamenii de știință ruși, împreună cu colegii din Statele Unite și Franța, au creat o structură negativă stabilă și simplă a condensatorului, potrivită pentru producția de masă și pentru funcționarea normală.
Structura unui condensator negativ dezvoltat de fizicieni este alcătuită din două regiuni separate, fiecare dintre ele conțin nanoparticule dintr-o feroelectrică cu o încărcătură de aceeași polaritate (în literatura sovietică au fost numite ferroelectrice). În starea normală, ferroelectricele au o încărcare neutră, care apare datorită domeniilor orientate aleatoriu în material. Oamenii de știință au reușit să dizolve nanoparticulele cu aceeași încărcare în două regiuni fizice separate ale condensatorului - fiecare în propria regiune.
Un așa-numit zid de domeniu, o zonă de inversare a polarității, a apărut imediat pe granița condiționată între două regiuni polare diferite. S-a dovedit că peretele domeniului poate fi mutat dacă se aplică tensiune pe una dintre regiunile structurii. Deplasarea peretelui de domeniu într-o direcție a devenit echivalentă cu acumularea unei încărcări negative. În plus, cu cât condensatorul este mai încărcat, cu atât tensiunea este mai mică pe plăcile sale. Nu este cazul condensatoarelor convenționale. Creșterea încărcării duce la o creștere a tensiunii de pe plăci. Deoarece condensatoarele negative și obișnuite sunt conectate în serie, procesele nu încalcă legea conservării energiei, dar conduc la apariția unui fenomen interesant sub forma creșterii tensiunii de alimentare în punctele necesare ale circuitului electronic. Este curios să vedem cum aceste efecte vor fi implementate în circuitele electronice.
Autor: Gennady Detinich
