Pirms kāda laika publikācija Communications Physics publicēja zinātnisku rakstu "Ferroelektrisko domēnu izmantošana negatīvās kapacitātes iegūšanai", kura autori ir Krievijas fiziķi no Dienvidu federālās universitātes (Rostova pie Donas) Jurijs Tikhonovs un Anna Razumnaja, Francijas Jules Verne Picardy universitātes fiziķi Igors. Lukjančuks un Anais Sens, kā arī materiālu zinātnieks no Argonnes Nacionālās laboratorijas Valērijs Vinokurs. Raksts stāsta par "neiespējama" kondensatora ar negatīvu lādiņu izveidi, kas tika prognozēts pirms gadu desmitiem, bet tikai tagad ir ieviests praksē.
Izstrāde sola revolucionizēt pusvadītāju ierīču elektroniskās shēmas. Pāris "negatīvu" un parasto pozitīvi lādētu kondensatoru, kas savienoti virknē, paaugstina ieejas sprieguma līmeni noteiktā punktā virs nominālās vērtības līdz līmenim, kas nepieciešams īpašu elektronisko shēmu sekciju darbībai. Citiem vārdiem sakot, procesoru var darbināt ar salīdzinoši zemu spriegumu, bet tās ķēžu (bloku) sadaļas, kurām darbībai nepieciešama paaugstināta sprieguma vērtība, saņems kontrolētu barošanas avotu ar paaugstinātu spriegumu, izmantojot "negatīvu" un parasto kondensatoru pārus. Tas sola uzlabot skaitļošanas ķēžu energoefektivitāti un daudz ko citu.
Pirms šīs negatīvo kondensatoru ieviešanas īsu laiku tika panākts līdzīgs efekts un tikai īpašos apstākļos. Krievu zinātnieki kopā ar kolēģiem no ASV un Francijas ir nākuši klajā ar stabilu un vienkāršu negatīva kondensatora struktūru, kas piemērota masveida ražošanai un darbam normālos apstākļos.
Negatīvā kondensatora struktūra, ko izstrādājuši fiziķi, sastāv no diviem atdalītiem reģioniem, no kuriem katrs satur ferroelektrisko elementu nanodaļiņas ar vienādas polaritātes lādiņu (padomju literatūrā tos sauca par feroelektriskiem). Normālā stāvoklī feroelektrikiem ir neitrāla lādiņa, kas rodas nejauši orientētu domēnu dēļ materiālā. Zinātniekiem ir izdevies izšķīdināt nanodaļiņas ar tādu pašu lādiņu divos atsevišķos kondensatora fiziskajos reģionos - katrs savā reģionā.
Uz nosacītās robežas starp diviem dažādiem polārajiem reģioniem nekavējoties parādījās tā sauktā domēna siena - polaritātes maiņas zona. Izrādījās, ka domēna sienu var pārvietot, ja spriegums tiek pielietots vienam no struktūras reģioniem. Domēna sienas pārvietošana vienā virzienā kļuva līdzvērtīga negatīvā lādiņa uzkrāšanai. Turklāt, jo vairāk kondensators tiek uzlādēts, jo zemāks ir spriegums pāri tā plāksnēm. Parastajiem kondensatoriem tas neattiecas. Uzlādes palielināšana noved pie sprieguma palielināšanās visā plāksnēs. Tā kā negatīvie un parastie kondensatori ir savienoti virknē, procesi nepārkāpj enerģijas saglabāšanas likumu, bet noved pie interesantas parādības - barošanas sprieguma palielināšanas veidā vēlamajos elektroniskās shēmas punktos. Ir ziņkārīgi redzēt, kā šie efekti tiks ieviesti elektroniskajās shēmās.
Autors: Genādijs Detiničs
