Поиск - новости науки и техники

Ломая стереотипы. Учёные создали «невозможный» анти-конденсатор

Российские, французские и американские ученые разработали “невозможное” устройство, которое поможет резко снизить энергетические «аппетиты» компьютеров. Физики уже окрестили его «анти-конденсатором»: напряжение в этом устройстве падает, а не растёт по мере накопления заряда. Результаты опубликованы 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.

Долгое время считалось, что конденсаторы могут удерживать в себе только положительный заряд. То есть по мере увеличения запасённой энергии напряжение между полюсами устройства будет расти. Но почти полвека назад американский физик Рольф Ландауэр теоретически доказал, что возможно и обратное. С тех пор учёные всего мира пытались воспроизвести это устройство на практике. Несколько «анти-конденсаторов» даже было создано, но все они приобретали свои свойства на ничтожно малое время. В научном мире никто не удивился – это вполне совпадало с вводами Ландауэра. Он считал, что полностью стабильный анти-конденсатор создать практически невозможно – из-за особенностей в поведении материалов, обеспечивающих этот эффект.

Лукьянчуку и его коллегам удалось совершить, казалось бы, невозможное. Созданный ими анти-конденсатор представляет собой набор из двух электродов и множества цилиндрических наночастиц. Эти структуры изготовлены из так называемых сегнетоэлектриков. Благодаря тому, что распределение электронов внутри них неравномерно, зоны с отрицательным и положительным зарядом там возникают спонтанно.

Изучая свойства этих материалов, ученые обратили внимание на то, что электрическое поле, вырабатываемое электродами конденсаторов, необычным образом влияет 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

— резюмирует Лукьянчук.

Это открытие в перспективе может ускорить работу компьютеров и сделать их менее уязвимыми к перегреву. Полезно это изобретение будет и для электронной промышленности в целом.

Нет комментариев