Qualche tempo fa, la pubblicazione Communications Physics ha pubblicato un articolo scientifico "Sfruttare i domini ferroelettrici per la capacità negativa", i cui autori erano i fisici russi dell'Università Federale Meridionale (Rostov-on-Don) Yuri Tikhonov e Anna Razumnaya, fisici dell'Università francese Jules Verne Picardy Igor Lukyanchuk e Anais Sen, nonché scienziato dei materiali del Laboratorio nazionale Argonne Valery Vinokur. L'articolo parla della creazione di un condensatore "impossibile" con carica negativa, prevista decenni fa, ma che solo ora è stata messa in pratica.
Lo sviluppo promette di rivoluzionare i circuiti elettronici dei dispositivi a semiconduttore. Una coppia di condensatori "negativi" e un convenzionale a carica positiva, collegati in serie, innalzano il livello della tensione di ingresso in un dato punto al di sopra del valore nominale al livello necessario per il funzionamento di specifiche sezioni di circuiti elettronici. In altre parole, il processore può essere alimentato da una tensione relativamente bassa, ma quelle sezioni dei circuiti (blocchi) che necessitano di un valore di tensione maggiore per il funzionamento riceveranno un'alimentazione controllata con una tensione maggiore utilizzando coppie di condensatori "negativi" e convenzionali. Ciò promette di migliorare l'efficienza energetica dei circuiti di calcolo e altro ancora.
Prima di questa implementazione di condensatori negativi, un effetto simile è stato ottenuto per un breve periodo e solo in condizioni speciali. Scienziati russi, insieme a colleghi degli Stati Uniti e della Francia, hanno ideato una struttura di condensatori negativi stabile e semplice adatta per la produzione di massa e per il normale funzionamento.
La struttura di un condensatore negativo sviluppata dai fisici è costituita da due regioni separate, ciascuna delle quali contiene nanoparticelle di un ferroelettrico con una carica della stessa polarità (nella letteratura sovietica erano chiamate ferroelettriche). Nello stato normale, i ferroelettrici hanno una carica neutra, che si verifica a causa di domini orientati in modo casuale all'interno del materiale. Gli scienziati sono riusciti a dissolvere nanoparticelle con la stessa carica in due regioni fisiche separate del condensatore, ciascuna nella propria regione.
Un cosiddetto muro di dominio, un'area di inversione di polarità, è apparso immediatamente sul confine condizionale tra due diverse regioni polari. Si è scoperto che la parete del dominio può essere spostata se la tensione viene applicata a una delle regioni della struttura. Lo spostamento della parete del dominio in una direzione è diventato equivalente all'accumulo di una carica negativa. Inoltre, più il condensatore è carico, minore è la tensione attraverso le sue piastre. Questo non è il caso dei condensatori convenzionali. L'aumento della carica porta ad un aumento della tensione attraverso le piastre. Poiché i condensatori negativi e ordinari sono collegati in serie, i processi non violano la legge di conservazione dell'energia, ma portano alla comparsa di un fenomeno interessante sotto forma di aumento della tensione di alimentazione nei punti necessari del circuito elettronico. È curioso vedere come questi effetti verranno implementati nei circuiti elettronici.
Autore: Gennady Detinich
