p Com um pouco de engenhosidade física, cientistas desenvolveram uma maneira de redistribuir eletricidade em pequena escala, potencialmente abrindo novos caminhos de pesquisa para uma computação mais eficiente em termos de energia. p Em um novo estudo, pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), junto com colaboradores na França e na Rússia, criaram um "capacitor negativo estático permanente, "um dispositivo que se pensava ter violado as leis físicas até cerca de uma década atrás.

p Embora os projetos propostos anteriormente para capacitores negativos funcionassem temporariamente, base transitória, o novo conceito de capacitor negativo desenvolvido pela Argonne funciona como um estado estacionário, dispositivo reversível.

p Os pesquisadores descobriram que, ao emparelhar um capacitor negativo em série com um capacitor positivo, eles poderiam aumentar localmente a tensão no capacitor positivo a um ponto mais alto do que a tensão total do sistema. Desta maneira, eles poderiam distribuir eletricidade para regiões de um circuito que requerem voltagem mais alta, enquanto operam todo o circuito em voltagem mais baixa.

p “O objetivo é levar eletricidade onde é necessário, usando o mínimo possível de forma controlada, regime estático, "disse o cientista de materiais da Argonne, Valerii Vinokur, o autor correspondente do estudo.

p Em capacitores tradicionais, a voltagem elétrica do capacitor é proporcional à carga elétrica armazenada - aumentar a quantidade de carga armazenada aumenta a voltagem. Em capacitores negativos, o oposto acontece - aumentar a quantidade de carga diminui a voltagem. Como o capacitor negativo faz parte do circuito maior, isso não viola a conservação de energia.

p "Uma maneira de pensar nisso é como ter uma geladeira, "disse o cientista Igor Lukyanchuk da Universidade de Picardie (França), o primeiro autor do artigo. "Dentro da geladeira, claro, é muito mais frio do que o ambiente externo, mas isso ocorre porque estamos aquecendo o resto do ambiente gastando energia para resfriar a geladeira. "

p Um componente principal do capacitor negativo apresentado por Vinokur e seus colegas envolve um enchimento feito de um material ferroelétrico, que é semelhante a um ímã, exceto que tem uma polarização elétrica interna, em vez de uma orientação magnética.

p "Em uma nanopartícula ferroelétrica, em uma superfície você terá uma carga positiva, e na outra superfície você terá cargas negativas, "Vinokur disse." Isso cria campos elétricos que tentam despolarizar o material. "

p Ao dividir uma nanopartícula em dois domínios ferroelétricos iguais de polarização oposta, separados por um limite chamado de parede de domínio, Vinokur e seus colegas conseguiram minimizar o efeito do campo elétrico despolarizante total. Então, adicionando carga a um dos domínios ferroelétricos, os pesquisadores mudaram a posição da parede de domínio entre eles.

p Devido à natureza cilíndrica da nanopartícula, a parede do domínio começou a encolher, fazendo com que ele se desloque além do novo ponto de equilíbrio elétrico. "Essencialmente, você pode pensar na parede do domínio como uma mola totalmente estendida, "disse Lukyanchuk." Quando a parede do domínio se desloca para um lado devido ao desequilíbrio da carga, a primavera relaxa, e a energia elástica liberada o impulsiona além do esperado. Este efeito cria a capacitância negativa estática. "

p Um artigo baseado no estudo, "Aproveitando domínios ferroelétricos para capacitância negativa, "apareceu na edição online da revista Communications Physics de 26 de fevereiro. Os autores do estudo também incluem Anaïs Sené, da Universidade de Picardie, e Yuri Tikhonov e Anna Razumnaya da Southern Federal University (Rússia).