Beberapa waktu yang lalu, penerbitan Komunikasi Fizik menerbitkan artikel ilmiah "Memanfaatkan domain ferroelektrik untuk kapasitansi negatif", yang penulisnya adalah ahli fizik Rusia dari Universiti Persekutuan Selatan (Rostov-on-Don) Yuri Tikhonov dan Anna Razumnaya, ahli fizik dari Universiti Jules Verne Picardy Perancis Igor Lukyanchuk dan Anais Sen, serta saintis bahan dari Makmal Nasional Argonne Valery Vinokur. Artikel itu menceritakan tentang penciptaan kapasitor "mustahil" dengan cas negatif, yang diramalkan beberapa dekad yang lalu, tetapi hanya sekarang telah dipraktikkan.
Perkembangan itu menjanjikan untuk merevolusikan rangkaian elektronik peranti semikonduktor. Sepasang "negatif" dan kapasitor bermuatan positif konvensional, yang dihubungkan secara bersiri, menaikkan tahap voltan input pada titik tertentu di atas nilai nominal ke tahap yang diperlukan untuk operasi bahagian litar elektronik tertentu. Dengan kata lain, pemproses boleh dikuasakan oleh voltan yang rendah, tetapi bahagian litar (blok) yang memerlukan peningkatan nilai voltan untuk operasi akan menerima bekalan kuasa terkawal dengan voltan yang meningkat menggunakan pasang kapasitor "negatif" dan konvensional. Ini menjanjikan untuk meningkatkan kecekapan tenaga litar pengkomputeran dan banyak lagi.
Sebelum pelaksanaan kapasitor negatif ini, kesan serupa dicapai untuk waktu yang singkat dan hanya dalam keadaan khas. Para saintis Rusia, bersama dengan rakan-rakan dari Amerika Syarikat dan Perancis, telah menghasilkan struktur kapasitor negatif yang stabil dan sederhana yang sesuai untuk pengeluaran besar-besaran dan untuk operasi normal.
Struktur kapasitor negatif yang dikembangkan oleh ahli fizik terdiri daripada dua wilayah yang terpisah, masing-masing mengandungi nanopartikel ferroelektrik dengan muatan polaritas yang sama (dalam literatur Soviet mereka disebut ferroelektrik). Dalam keadaan normal, ferroelektrik mempunyai muatan neutral, yang berlaku kerana domain berorientasi secara rawak dalam bahan. Para saintis berjaya melarutkan nanopartikel dengan muatan yang sama di dua kawasan fizikal kapasitor yang berasingan - masing-masing di wilayahnya sendiri.
Dinding domain yang disebut, kawasan pembalikan polaritas, segera muncul di sempadan bersyarat antara dua wilayah kutub yang berbeza. Ternyata dinding domain dapat dipindahkan jika voltan diterapkan ke salah satu wilayah struktur. Perpindahan dinding domain dalam satu arah menjadi setara dengan pengumpulan cas negatif. Lebih-lebih lagi, semakin banyak kapasitor dicas, semakin rendah voltan pada platnya. Ini tidak berlaku dengan kapasitor konvensional. Peningkatan cas membawa kepada peningkatan voltan merentasi plat. Oleh kerana kapasitor negatif dan biasa dihubungkan secara bersiri, prosesnya tidak melanggar undang-undang pemuliharaan tenaga, tetapi membawa kepada kemunculan fenomena yang menarik dalam bentuk peningkatan voltan bekalan pada titik yang diperlukan dari litar elektronik. Ingin tahu bagaimana kesan ini akan dilaksanakan dalam litar elektronik.
Pengarang: Gennady Detinich
