Il y a quelque temps, la publication Communications Physics a publié un article scientifique "Exploiter les domaines ferroélectriques pour la capacité négative", dont les auteurs étaient des physiciens russes de l'Université fédérale du Sud (Rostov-sur-le-Don) Yuri Tikhonov et Anna Razumnaya, physiciens de l'Université française Jules Verne Picardie Igor Lukyanchuk et Anais Sen, ainsi que le scientifique des matériaux du Laboratoire national d'Argonne Valery Vinokur. L'article parle de la création d'un condensateur "impossible" avec une charge négative, qui a été prédit il y a des décennies, mais ce n'est que maintenant qu'il a été mis en pratique.
Le développement promet de révolutionner les circuits électroniques des dispositifs à semi-conducteurs. Une paire de condensateurs "négatifs" et conventionnels chargés positivement, connectés en série, élève le niveau de tension d'entrée en un point donné au-dessus de la valeur nominale jusqu'au niveau nécessaire au fonctionnement de sections spécifiques de circuits électroniques. En d'autres termes, le processeur peut être alimenté par une tension relativement basse, mais les sections des circuits (blocs) qui nécessitent une valeur de tension accrue pour fonctionner recevront une alimentation contrôlée avec une tension accrue en utilisant des paires de condensateurs «négatifs» et conventionnels. Cela promet d'améliorer l'efficacité énergétique des circuits informatiques et plus encore.
Avant cette mise en œuvre de condensateurs négatifs, un effet similaire était obtenu pendant une courte période et uniquement dans des conditions spéciales. Des scientifiques russes, en collaboration avec des collègues des États-Unis et de la France, ont mis au point une structure de condensateur négatif stable et simple adaptée à la production de masse et au fonctionnement normal.
La structure d'un condensateur négatif développée par les physiciens se compose de deux régions séparées, chacune contenant des nanoparticules d'un ferroélectrique avec une charge de même polarité (dans la littérature soviétique, elles étaient appelées ferroélectriques). Dans l'état normal, les ferroélectriques ont une charge neutre, qui se produit en raison de domaines orientés au hasard dans le matériau. Les scientifiques ont réussi à dissoudre des nanoparticules avec la même charge dans deux régions physiques distinctes du condensateur - chacune dans sa propre région.
Une paroi dite de domaine, une zone d'inversion de polarité, est immédiatement apparue à la frontière conditionnelle entre deux régions polaires différentes. Il s'est avéré que la paroi du domaine peut être déplacée si une tension est appliquée à l'une des régions de la structure. Le déplacement de la paroi du domaine dans une direction est devenu équivalent à l'accumulation d'une charge négative. De plus, plus le condensateur est chargé, plus la tension sur ses plaques est basse. Ce n'est pas le cas des condensateurs conventionnels. L'augmentation de la charge entraîne une augmentation de la tension aux bornes des plaques. Étant donné que les condensateurs négatifs et ordinaires sont connectés en série, les processus ne violent pas la loi de conservation de l'énergie, mais conduisent à l'apparition d'un phénomène intéressant sous la forme d'une augmentation de la tension d'alimentation aux points nécessaires du circuit électronique. Il est curieux de voir comment ces effets seront mis en œuvre dans les circuits électroniques.
Auteur: Gennady Detinich
