Şimdiye dek ilk kez! Sonunda negatif kapasitans etkisinin görüntüsünü yakaladı
Tarihte ilk kez, uluslararası bir araştırma ekibi, negatif kapasitansın mikroskobik durumunu görüntüledi. Bu yeni sonuç, araştırmacılara enerji tasarrufu sağlayan elektronik ürünler üzerinde derin bir etkisi olabilecek negatif kapasitans fiziğine dair temel atomistik içgörüler sağlar. Berkeley'deki California Üniversitesi'nden bilim adamları tarafından yönetilen bir araştırma ekibi, bulgularını açıklayan 14 Ocak 2019'da Nature'da bir makale yayınladı. Kapasitörler, şarj depolayabilen basit cihazlardır.Kapasitansları veya elektrik enerjisini depolama yetenekleri, bir voltaj kaynağına (pil gibi) bağlandığında kapasitörün şarjının ne kadar değiştiğine göre belirlenir.
-Bilim Popülerleştirme: Negatif kapasitans oluştuğunda, yükteki değişim, malzeme üzerindeki net voltajın ters yönde değişmesine neden olur, bu nedenle voltajdaki bir düşüş, şarjda bir artışa neden olur. Sayeef Salahuddin (Sayeef Salahuddin) şunları söyledi: Sonuç olarak, şarj ve voltaj arasındaki zıt ilişki, sıradan dielektrik malzemelerin voltajını yerel olarak artırabilir ve elde edilen voltaj 'yükseltmesi', transistörlerin besleme voltajı gereksinimlerini azaltmak için kullanılabilir. Bu, bilgisayarları ve diğer elektronik ekipmanları daha enerji verimli hale getirir. İnsanlar günlük görevleri tamamlamak için bilgisayarlara giderek daha fazla güvendikçe, bu sistemleri çalıştırmak için gereken enerji de artıyor. Araştırmalar, küresel veri merkezlerinin toplam elektrik tüketiminin, Amerika Birleşik Devletleri'nin toplam elektrik tüketiminin% 10'una eşit olduğunu göstermiştir.
- Bu resim negatif kapasitansın etkisini göstermektedir Görüntünün üst kısmındaki ferroelektrik katmanda çekirdek alandaki enerji diğer alanlardan daha yüksektir, burası yerel dielektrik sabitinin negatif olduğu yerdir. Resim: Pablo Garcia Fernandez ve Javier Junquera, Universidad de Cantabria
Negatif kapasitans gibi yeni fiziksel fenomenler, bilgisayarların enerji verimliliğini artırmak için yeni bir dizi araç sağlayabilir. Salahuddin, 2008 yılında teorik olarak, negatif kapasitans durumunun, başka bir yaygın dielektrik veya yalıtım malzemesi ile bir araya getirilerek ferroelektrik malzemelerde yerel olarak stabilize edilebileceğini tahmin etti. Ancak yakın zamana kadar bu fenomen ancak dolaylı olarak tespit edilebiliyordu. Bu araştırma çalışması, fizik ve malzeme bilimi ekibi ve mühendislik profesörü Ramamoorthy Ramesh tarafından sentezlenen atomik olarak mükemmel ferroelektrik-dielektrik heteroyapı üst yapıdaki negatif kapasitansı doğrudan yakalıyor. Araştırmacılar, en gelişmiş görüntüleme teknolojisini kullanarak polarizasyonu ve elektrik alanını atomik çözünürlükle haritalandırdı.
Bu, enerji yoğunluğunun eğriliğinin negatif olduğu bölgeyi açıkça gösteren ve kararlı durum negatif kapasitansının kararlılığını gösteren yerel enerji yoğunluğunu tahmin etmelerine olanak tanır. Aynı sonuçlar en gelişmiş modelleme tekniklerinden de geliyor.Salahuddin, deneysel gözlemler ve teorik hesaplamaların kombinasyonunun, negatif kapasite kavramının ve bu durumdaki malzemenin atomik görüntülerinin somut bir doğrulamasını sağladığına dikkat çekti. Araştırmacılar, bu çalışmanın negatif kapasitansın mikroskobik gözleminin, araştırmacıların negatif kapasitansı en uygun şekilde kullanan enerji verimli transistörler tasarlamalarını sağlayacağına inanıyor. Bununla birlikte, araştırmanın önemi transistörlerin çok ötesine geçer. Negatif kapasitans, pillere, süper kapasitörlere ve geleneksel olmayan elektromanyetik alanlara uygulanabilir.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı
Referans Dergi Literatürü: "Doğa"
DOI: 10.1038 / s41586-018-0855-y
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
