Egy ideje a Communications Physics kiadvány tudományos cikket tett közzé "Ferroelektromos domének hasznosítása a negatív kapacitáshoz", amelynek szerzői a Déli Szövetségi Egyetem (Rostov-on-Don) orosz fizikusai, Jurij Tikhonov és Anna Razumnaya, valamint a francia Jules Verne Picardy Egyetem fizikusai Igor Lukyanchuk és Anais Sen, valamint Valeri Vinokur, az Argonne Nemzeti Laboratórium anyagtudósa. A cikk egy negatív töltésű "lehetetlen" kondenzátor létrehozásáról szól, amelyet évtizedekkel ezelőtt előre jeleztek, de csak most hajtottak végre.
A fejlesztés ígérete szerint forradalmasítja a félvezető eszközök elektronikus áramköreit. Egy pár negatív és egy hagyományos pozitív töltésű kondenzátor, sorba kapcsolva növeli a bemeneti feszültség szintjét egy adott ponton a névleges érték fölött az elektronikus áramkörök meghatározott szakaszai működéséhez szükséges szintre. Más szavakkal, a processzort viszonylag alacsony feszültséggel lehet táplálni, de az áramköröknek (blokkoknak), amelyeknek a működéshez megnövelt feszültségértékre van szükségük, megnövekedett feszültségű szabályozott tápegységet kapnak "negatív" és a hagyományos kondenzátorpárok felhasználásával. Ez azt ígéri, hogy javítja a számítási áramkörök energiahatékonyságát és így tovább.
A negatív kondenzátorok ezen megvalósítása elõtt rövid idõre, és csak speciális feltételek mellett, hasonló hatás érkezett. Az orosz tudósok, az Egyesült Államok és Franciaország kollégáival együtt, stabil és egyszerű negatív kondenzátorszerkezetet dolgoztak ki, amely alkalmas a tömeggyártásra és a normál működésre.
A fizikusok által kifejlesztett negatív kondenzátor szerkezete két elválasztott régióból áll, amelyek mindegyike tartalmaz egy ugyanolyan polaritású töltéssel rendelkező ferroelektromos nanorészecskéket (a szovjet irodalomban ezeket ferroelektrikának nevezték). Normál állapotban a ferroelektrikumok semleges töltéssel rendelkeznek, ami az anyagon belüli véletlenszerűen orientált domének miatt fordul elő. A tudósoknak sikerült feloldani a nanorészecskéket azonos töltéssel a kondenzátor két különálló fizikai részében - mindegyik a saját területén.
Az úgynevezett doménfal, a polaritás megfordulásának területe azonnal megjelenik a két különböző sarki régió közötti feltételes határon. Kiderült, hogy a doménfal mozgatható, ha a szerkezet egyik régiójára feszültség kerül. A doménfal egy irányba való eltolódása egyenértékűvé vált a negatív töltés felhalmozódásával. Sőt, minél többet tölt a kondenzátor, annál alacsonyabb a feszültség a lemezek között. A hagyományos kondenzátorok esetében nem ez a helyzet. A töltés növelése a lemezek közötti feszültség növekedéséhez vezet. Mivel a negatív és a szokásos kondenzátorok sorba vannak kapcsolva, a folyamatok nem sértik az energiamegtakarítási törvényt, hanem érdekes jelenség megjelenését eredményezik az ellátási feszültség növelésének formájában az elektronikus áramkör szükséges pontjain. Kíváncsi, hogy ezeket a hatásokat hogyan lehet megvalósítani az elektronikus áramkörökben.
Szerző: Gennady Detinich
