Publikácia Communications Physics pred nejakým časom uverejnila vedecký článok „Využívanie ferroelektrických domén na negatívnu kapacitu“, ktorý napísali ruskí fyzici z Južnej federálnej univerzity (Rostov na Done) Jurij Tikhonov a Anna Razumnaya, fyzici z francúzskej univerzity Julesa Verneho Picardyho Igora. Lukyanchuk a Anais Sen, ako aj vedecký pracovník z Argonne National Laboratory Valery Vinokur. Článok hovorí o vytvorení „nemožného“kondenzátora so záporným nábojom, ktorý bol predpovedaný pred desiatkami rokov, ale až teraz bol uvedený do praxe.
Vývoj sľubuje revolúciu v elektronických obvodoch polovodičových zariadení. Dvojica „záporných“a konvenčne pozitívne nabitých kondenzátorov zapojených do série zvyšuje úroveň vstupného napätia v danom bode nad nominálnu hodnotu na úroveň nevyhnutnú na fungovanie konkrétnych častí elektronických obvodov. Inými slovami, procesor môže byť napájaný relatívne nízkym napätím, ale tie časti obvodov (blokov), ktoré potrebujú na prevádzku zvýšenú hodnotu napätia, dostanú riadený zdroj so zvýšeným napätím pomocou párov „negatívnych“a konvenčných kondenzátorov. To sľubuje zlepšenie energetickej účinnosti výpočtových obvodov a ďalšie.
Pred touto implementáciou negatívnych kondenzátorov sa podobný účinok dosiahol za krátky čas a len za osobitných podmienok. Ruskí vedci spolu s kolegami zo Spojených štátov a Francúzska prišli so stabilnou a jednoduchou štruktúrou negatívneho kondenzátora vhodnou pre hromadnú výrobu a pre bežnú prevádzku.
Štruktúra negatívneho kondenzátora vyvinutého fyzikmi pozostáva z dvoch oddelených oblastí, z ktorých každá obsahuje nanočastice ferroelektrika s nábojom rovnakej polarity (v sovietskej literatúre sa to nazývalo ferroelektrika). V normálnom stave majú ferroelektriká neutrálny náboj, ktorý sa vyskytuje v dôsledku náhodne orientovaných domén v materiáli. Vedci dokázali rozpustiť nanočastice s rovnakým nábojom v dvoch samostatných fyzikálnych oblastiach kondenzátora - každý vo svojom vlastnom regióne.
Na podmienenej hranici medzi dvoma rôznymi polárnymi oblasťami sa okamžite objavila tzv. Doménová stena, oblasť obrátenia polarity. Ukázalo sa, že stena domény sa môže pohybovať, ak je napätie pripojené k jednej z oblastí štruktúry. Posunutie doménovej steny v jednom smere sa stalo ekvivalentom akumulácie záporného náboja. Navyše čím viac je kondenzátor nabitý, tým nižšie je napätie na jeho doskách. To nie je prípad konvenčných kondenzátorov. Zvýšenie náboja vedie k zvýšeniu napätia na doskách. Pretože záporné a bežné kondenzátory sú zapojené do série, procesy neporušujú zákon zachovania energie, ale vedú k objaveniu sa zaujímavého javu vo forme zvyšovania napájacieho napätia v potrebných miestach elektronického obvodu. Je zvláštne vidieť, ako sa tieto účinky začlenia do elektronických obvodov.
Autor: Gennady Detinich