Hace algún tiempo, la publicación Communications Physics publicó un artículo científico "Aprovechamiento de dominios ferroeléctricos para capacitancia negativa", cuyos autores fueron físicos rusos de la Universidad Federal del Sur (Rostov-on-Don) Yuri Tikhonov y Anna Razumnaya, físicos de la Universidad Francesa Jules Verne Picardy Igor Lukyanchuk y Anais Sen, así como el científico de materiales del Laboratorio Nacional de Argonne, Valery Vinokur. El artículo habla de la creación de un condensador "imposible" con carga negativa, que se predijo hace décadas, pero recién ahora se ha puesto en práctica.
El desarrollo promete revolucionar los circuitos electrónicos de los dispositivos semiconductores. Un par de condensadores "negativos" y uno convencional con carga positiva, conectados en serie, elevan el nivel de voltaje de entrada en un punto dado por encima del valor nominal al nivel necesario para el funcionamiento de secciones específicas de circuitos electrónicos. En otras palabras, el procesador puede ser alimentado por un voltaje relativamente bajo, pero aquellas secciones de los circuitos (bloques) que necesitan un valor de voltaje incrementado para funcionar recibirán un suministro controlado con un voltaje incrementado usando pares de condensadores convencionales y "negativos". Esto promete mejorar la eficiencia energética de los circuitos informáticos y más.
Antes de esta implementación de condensadores negativos, se logró un efecto similar durante un corto tiempo y solo en condiciones especiales. Los científicos rusos, junto con colegas de Estados Unidos y Francia, han creado una estructura de condensador negativo estable y simple, adecuada para la producción en masa y para el funcionamiento normal.
La estructura de un condensador negativo desarrollado por los físicos consta de dos regiones separadas, cada una de las cuales contiene nanopartículas de un ferroeléctrico con una carga de la misma polaridad (en la literatura soviética se les llamaba ferroeléctricos). En el estado normal, los ferroeléctricos tienen una carga neutra, lo que ocurre debido a dominios orientados aleatoriamente dentro del material. Los científicos han logrado disolver nanopartículas con la misma carga en dos regiones físicas separadas del condensador, cada una en su propia región.
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Un llamado muro de dominio, un área de inversión de polaridad, apareció inmediatamente en el borde condicional entre dos regiones polares diferentes. Resultó que la pared del dominio se puede mover si se aplica voltaje a una de las regiones de la estructura. El desplazamiento de la pared del dominio en una dirección se convirtió en equivalente a la acumulación de una carga negativa. Además, cuanto más se carga el condensador, menor es el voltaje en sus placas. Este no es el caso de los condensadores convencionales. El aumento de la carga conduce a un aumento del voltaje en las placas. Dado que los condensadores negativos y convencionales están conectados en serie, los procesos no violan la ley de conservación de la energía, pero conducen a un fenómeno interesante en la forma de aumentar la tensión de alimentación en los puntos deseados del circuito electrónico. Es curioso ver cómo se implementarán estos efectos en los circuitos electrónicos.
Autor: Gennady Detinich
