Beberapa waktu yang lalu, publikasi Fisika Komunikasi menerbitkan artikel ilmiah "Memanfaatkan domain feroelektrik untuk kapasitansi negatif", penulisnya adalah fisikawan Rusia dari Universitas Federal Selatan (Rostov-on-Don) Yuri Tikhonov dan Anna Razumnaya, fisikawan dari Universitas Jules Verne Picardy Prancis Igor Lukyanchuk dan Anais Sen, serta ilmuwan material dari Laboratorium Nasional Argonne Valery Vinokur. Artikel tersebut bercerita tentang pembuatan kapasitor "mustahil" dengan muatan negatif, yang telah diprediksi beberapa dekade lalu, tetapi baru sekarang dipraktikkan.
Perkembangan tersebut menjanjikan untuk merevolusi sirkuit elektronik perangkat semikonduktor. Sepasang kapasitor "negatif" dan kapasitor bermuatan positif konvensional, dihubungkan secara seri, menaikkan level tegangan input pada titik tertentu di atas nilai nominal ke level yang diperlukan untuk pengoperasian bagian tertentu dari rangkaian elektronik. Dengan kata lain, prosesor dapat diberi daya oleh tegangan yang relatif rendah, tetapi bagian sirkuit (blok) yang memerlukan peningkatan nilai tegangan untuk pengoperasian akan menerima catu daya terkontrol dengan peningkatan tegangan menggunakan pasangan kapasitor "negatif" dan konvensional. Ini menjanjikan peningkatan efisiensi energi sirkuit komputasi dan banyak lagi.
Sebelum penerapan kapasitor negatif ini, efek serupa dicapai untuk waktu yang singkat dan hanya dalam kondisi khusus. Ilmuwan Rusia, bersama dengan kolega dari Amerika Serikat dan Prancis, telah menghasilkan struktur kapasitor negatif yang stabil dan sederhana yang cocok untuk produksi massal dan untuk operasi normal.
Struktur kapasitor negatif yang dikembangkan oleh fisikawan terdiri dari dua wilayah terpisah, yang masing-masing berisi nanopartikel feroelektrik dengan muatan polaritas yang sama (dalam literatur Soviet disebut feroelektrik). Dalam keadaan normal, feroelektrik memiliki muatan netral, yang terjadi karena domain berorientasi acak di dalam material. Para ilmuwan telah berhasil melarutkan nanopartikel dengan muatan yang sama di dua wilayah fisik kapasitor yang terpisah - masing-masing di wilayahnya sendiri.
Sebuah dinding domain yang disebut, sebuah area pembalikan polaritas, segera muncul di perbatasan bersyarat antara dua wilayah kutub yang berbeda. Ternyata dinding domain dapat dipindahkan jika tegangan diterapkan ke salah satu daerah struktur. Perpindahan dinding domain ke satu arah menjadi setara dengan akumulasi muatan negatif. Selain itu, semakin banyak kapasitor diisi, semakin rendah tegangan yang melintasi pelatnya. Ini tidak terjadi dengan kapasitor konvensional. Meningkatkan muatan menyebabkan peningkatan tegangan di seluruh pelat. Karena kapasitor negatif dan biasa dihubungkan secara seri, prosesnya tidak melanggar hukum kekekalan energi, tetapi mengarah pada munculnya fenomena yang menarik berupa peningkatan tegangan suplai pada titik-titik yang diperlukan dari rangkaian elektronik. Sangat menarik untuk melihat bagaimana efek ini akan diimplementasikan di sirkuit elektronik.
Penulis: Gennady Detinich
