Мы в Соцсетях

Быть в курсе событий

Подпишитесь на новостную ленту, что бы получать самые свежие и актуальные новости от 24Vesti.Top

Календарь Событий

Июнь 2019
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Май    
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

Физики из России выяснили, как создать конденсатор c отрицательной емкостью

Технологии - Физики из России выяснили, как создать конденсатор c отрицательной емкостью

Фото:
© Argonne National Laboratory

Комментарии

Российские, французские и американские ученые разработали "невозможное" устройство, своеобразный антипод конденсатора, напряжение в котором падает, а не растет по мере накопления заряда. Оно поможет резко сократить аппетиты компьютеров, говорится в статье, опубликованной в журнале Communications Physics.
«Эти устройства в чем-то похожи на холодильник. Внутри него температура заметно ниже, чем снаружи, однако это, конечно же, компенсируется тем, что мы нагреваем окружающее пространство, тратя энергию на охлаждение холодильной емкости», — объясняет Игорь Лукьянчук из университета Пикарди в Амьене (Франция).

Все современные электронные гаджеты построены не только на базе полупроводниковых транзисторов, но и бесчисленного множества конденсаторов. В самом упрощенном виде, они представляют собой устройства, способные накапливать в себе электрический заряд и избирательно проводить ток.
Сегодня они используются не только для фильтрации и улучшения "качества" электрических сигналов, но и в качестве ключевого компонента ячеек памяти компьютеров и постоянных запоминающих устройств. Так называемые суперконденсаторы, обладающие рекордно высокой плотностью запасания энергии, в будущем могут стать основой электроэнергетики.
Все конденсаторы устроены и работают схожим образом — они состоят из двух электродов, а также разделяющей их пустоты или диэлектрического материала. Если начать пропускать через них ток, то один из полюсов устройства приобретает положительный заряд, а второй — отрицательный в результате взаимодействий между электродами и формирования электрического поля внутри диэлектрика.
Долгое время ученые считали, что то конденсаторы могут удерживать в себе только положительный заряд. С практической точки зрения это выражается в том, что количество запасенной энергии внутри него растет при увеличении разницы в напряжении между его полюсами.

Почти полвека назад известный американский физик Рольф Ландауэр предположил и теоретически доказал, что возможно и обратное — напряжение на полюсах "анти-конденсатора" будет падать, а не расти по мере накопления заряда. Подобное "невозможное" устройство позволит резко сократить аппетиты вычислительных машин и позволит защитить их от перегрева.
За последние годы ученые создали несколько устройств, обладающих подобными свойствами, однако все они, по словам российских и зарубежных ученых, могут быть "анти-конденсаторами" только в определенных условиях и приобретают такие свойства на исчезающе малое время. Это не позволяет использовать их в качестве части электрических цепей или электронных схем.
Подобные неудачи, как отмечает Лукьянчук, в целом не вызывали удивления у ученых, так как они полностью совпадали с предсказаниями самого Ландауэра. Он считал, что полностью стабильный анти-конденсатор будет почти невозможно создать на практике из-за особенностей в поведении тех материалов, где этот эффект может существовать.
Лукьянчук и его коллеги решили эту проблему, открыв необычный механизм, который позволяет подобному устройству сохранять свои свойства без "помощи" со стороны каких-то других процессов в окружающей среде.

Созданный ими анти-конденсатор представляет собой набор из двух электродов и множества цилиндрических наночастиц, заточенных между ними. Эти структуры изготовлены из так называемых сегнетоэлектриков, веществ, в которых спонтанно возникают зоны с отрицательным и положительным зарядом благодаря неравномерному распределению электронов внутри них.
Изучая свойства этих материалов, ученые обратили внимание на то, что электрическое поле, вырабатываемое электродами конденсаторов, будет необычным образом влиять на поведение так называемой доменной стенки. Она представляет собой своеобразную "границу" между положительной и отрицательной половинами материала, при пересечении которой его электрические свойства резко меняются.
«В данном случае доменная стенка играет роль своеобразной растянутой пружины. Когда ее положение смещается в результате появления зарядового дисбаланса, она выпрямляется и высвобождает энергию упругой деформации. В результате этого она смещается дальше, чем мы ожидаем. Это и порождает отрицательную емкость», — продолжает Лукьянчук.

Как надеются ученые, подобные "анти-конденсаторы" быстро проникнут в электронную промышленность, что поможет одновременно ускорить работу компьютеров и сделать их менее уязвимыми к перегреву благодаря тому, что теперь инженеры смогут резко снизить напряжение на транзисторах.

Читать ещё •••

Так же интересно...

0 Комментариев для: “Физики из России выяснили, как создать конденсатор c отрицательной емкостью”

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прогноз погоды

Погода в Москве
16°
ясно
влажность: 77%
ветер: 1Миз ЮЗ
Ш 19 • Д 12
14°
Чт
14°
Пт
9°
Сб
19°
Вс
22°
Пн