Новости Hardware

Российские физики с русскими коллегами из США и Франции создали «невозможный» конденсатор

Некоторое время назад в издании Communications Physics вышла научная статья «Harnessing ferroelectric domains for negative capacitance», авторами которой стали российские физики из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) Юрий Тихонов и Анна Разумная, физики из французского Университета Пикардии имени Жюля Верна Игорь Лукьянчук и Анаис Сен, а также материаловед из Аргоннской национальной лаборатории Валерий Винокур. В статье рассказано о создании «невозможного» конденсатора с отрицательной ёмкостью, который был предсказан десятилетия назад, но получил практическое воплощение только теперь.

 Смещение доменой стены - зоны разделения полярности - под воздействием внешнего управляющего напряжения (Argonne National Laboratory)

Смещение доменной стены ― зоны разделения полярности ― под воздействием внешнего управляющего напряжения (Argonne National Laboratory)

Разработка обещает революцию в электронных цепях полупроводниковых устройств. Пара из «отрицательного» и обычного конденсатора с положительным зарядом, соединённая последовательно, повышает уровень входного напряжения в заданной точке выше номинального значения до необходимого для работы конкретных участков электронных цепей. Иными словами, процессор может питаться сравнительно низким напряжением, но те участки цепей (блоки), которым для работы необходимо повышенное значение напряжения, с помощью пар «отрицательных» и обычных конденсаторов получат контролируемое питание с увеличенным вольтажом. Это обещает улучшить энергоэффективность вычислительных цепей и многое другое.

До данной реализации отрицательных конденсаторов аналогичный эффект достигался кратковременно и только с соблюдением специальных условий. Российские учёные вместе с коллегами из США и Франции придумали устойчивую и простую структуру отрицательных конденсаторов, подходящую для массового производства и для работы в обычных условиях.

Разработанная физиками структура отрицательного конденсатора представляет собой две разделённые области, каждая из которых содержит наночастицы ферроэлектрика с зарядом с одинаковой полярностью (в советской литературе они назывались сегнетоэлектрики). В обычном состоянии ферроэлектрики имеют нейтральный заряд, что происходит из-за произвольно ориентированных доменов внутри материала. Учёные сумели развести наночастицы с одинаковым зарядом по двум раздельным физическим областям конденсатора ― каждые в свою область.

На условной границе между двумя разнополярными областями тут же возникла так называемая доменная стена ― область изменения полярности. Оказалось, что доменную стену можно перемещать, если к одной из областей структуры подвести напряжение. Смещение доменной стены в одном направлении стало эквивалентно накоплению отрицательного заряда. Причём, чем сильнее заряжается конденсатор, тем ниже напряжение на его обкладках. В обычных конденсаторах всё не так. Повышение заряда ведёт к увеличению напряжения на обкладках. Поскольку отрицательный и обычный конденсатор включены последовательно, процессы не нарушают закон сохранения энергии, но приводят к появлению интересного явления в виде наращивания напряжения питания в нужных точках электронной цепи. Любопытно увидеть, как эти эффекты будут реализованы в электронных цепях.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
По мотивам культовой аркадной серии Pac-Man собираются снять полнометражный фильм 8 ч.
Мобильная маркетинговая сеть AppLovin готова купить разработчика движка Unity за $17 млрд, но при одном условии 9 ч.
Создатели Blade Runner: Enhanced Edition объяснили проблемный запуск переиздания человеческим фактором 10 ч.
Шифрование в Windows 11 может повреждать данные, однако у Microsoft есть решение 11 ч.
Иран впервые разместил заказ на импорт товаров с оплатой в криптовалюте 11 ч.
Не выходя из «беты»: аудитория платформенного файтинга MultiVersus достигла 10 млн человек 11 ч.
Условно-бесплатный экшен ARC Raiders уступит место первой игры Embark Studios её командному шутеру 12 ч.
NVIDIA выпустила драйвер GeForce Game Ready 516.94 WHQL с поддержкой Marvel’s Spider-Man Remastered и новыми игровыми оптимизациями 13 ч.
Видео: вампир-убийца и неоновая Япония в анонсирующем трейлере экшена Tokyo Underground Killer 13 ч.
В соцсети «ВКонтакте» началось тестирование обновлённой ленты 14 ч.
Президент США Байден подписал пакет законов, предусматривающий субсидирование национальной полупроводниковой отрасли на сумму более $52 млрд 55 мин.
Новая статья: Цифровой рубль: деньги, что и вправду любят счёт 6 ч.
Лос-Аламосская национальная лаборатория и SK hynix создали новый класс вычислительных накопителей 7 ч.
Разработчик СЖО CoolIT Systems сообщил о рекордном росте выручки во II квартале 8 ч.
По стопам NVIDIA: Micron предупредила акционеров о снижении выручки из-за падения спроса на память 10 ч.
Первый ушёл: ирландский оператор Dataplex приступил к самоликвидации из-за новой политики властей в отношении ЦОД 10 ч.
Игровой ноутбук MSI GE77 HX Raider 12U на процессоре Core HX 12-го поколения поступил в продажу в DNS 11 ч.
Китайская компания Biren представила ИИ-ускоритель BR100, который обгоняет по производительности NVIDIA A100 12 ч.
В Китае представили ускоритель вычислений Biren BR100, который превосходит NVIDIA Ampere A100 13 ч.
«Джеймс Уэбб» проверит самую далёкую звезду в нашей Вселенной — до неё почти 13 млрд световых лет 13 ч.