Met verbeterde eigenschappen zoals grotere sterkte, lichter gewicht, verhoogde elektrische geleidbaarheid en chemische reactiviteit, nanomaterialen (NM's) worden veel gebruikt op gebieden als ICT, energie en medicijnen. Bijvoorbeeld, nanobuisjes, nanostaafjes en nanodraden met verschillende grootte, structuur en chemische samenstelling zijn met succes gesynthetiseerd voor verschillende toepassingen in mechanische, elektromechanisch, elektrische en opto-elektronische apparaten.

Gedefinieerd als materialen met ten minste één externe dimensie tussen 1 nm en 100 nm, of met interne structuren van 100 nm of minder, NM's spelen een cruciale rol in de volgende generatie mobiele telefoons, computer chips, batterijen, autonome apparaten en robotica. Daarom, het is belangrijk om te weten welke set van structurele en elektrische eigenschappen voor dergelijke materialen de beste prestaties geeft voor een bepaalde toepassing. Wetenschappers en ingenieurs richten zich steeds meer op het ontwikkelen van NM's die zeer energiezuinig zijn. Maar, de kleinere NM's worden, hoe moeilijker het voor hen wordt om de warmte te beheersen die ontstaat bij het verwerken van informatie.

Het door de EU gefinancierde ENGIMA-project heeft deze problemen aangepakt. Het werd opgericht om "de structuur-eigenschap relaties in de uitgewerkte nanogestructureerde multifunctionele materialen te onderzoeken, " zoals vermeld op de projectwebsite. "Het [ENGIMA] richt zich op het efficiënt herverdelen van elektriciteit op minuscule schaal, het benutten van doorbraken in de nanotechnologie die nieuwe mogelijkheden en toepassingen openen die tot een paar jaar geleden voor onmogelijk werden gehouden, " volgens een artikel over de Europese Commissie website.

Zoals in het artikel staat, onderzoekers betrokken bij het project "ontwikkelden een permanente statische negatieve condensator, ' een apparaat dat tot ongeveer tien jaar geleden voor onmogelijk werd gehouden. Eerder voorgestelde ontwerpen voor negatieve condensatoren werkten aan een tijdelijke, tijdelijke basis, maar de door ENGIMA ontwikkelde negatieve condensator is de eerste die werkt als een stationair omkeerbaar apparaat." Capaciteit verwijst naar een maat voor de hoeveelheid elektrische potentiële energie die is opgeslagen of gescheiden voor een bepaald elektrisch potentieel.

Hetzelfde artikel voegt toe:"De voorgestelde benadering maakt gebruik van eigenschappen van ferro-elektrische materialen, die spontane polarisatie bezitten die kan worden omgekeerd door een extern elektrisch veld. Het verhogen van de lading op de positieve condensator verhoogt de spanning. Het omgekeerde gebeurt met de negatieve condensator - de spanning daalt naarmate de lading toeneemt." De combinatie van de twee condensatoren "maakt het mogelijk om elektriciteit te distribueren naar delen van het circuit die een hogere spanning nodig hebben, terwijl het hele circuit op een lagere spanning werkt." een cruciale ontwikkeling omdat het helpt bij het aanpakken van oververhittingsproblemen die de prestaties van conventionele computercircuits beïnvloeden. "Voortbouwend op dit onderzoek, we ontwikkelen een praktisch platform voor het implementeren van ultra-low-power apparaten voor informatieverwerking, ", zegt ENGIMA-hoofdonderzoeker Igor Lukyanchuk.

Door de prestaties van processors te verhogen, worden smartphones en verschillende andere elektronische systemen energiezuiniger. Eind 2021 gepland, het ENGIMA-project (Engineering of Nanostructures with Giant Magneto-Piezoelectric and Multicaloric Functionalities) zal wetenschappers ook helpen bij het ontwerpen van nieuwe nanostructuren voor toekomstige fotovoltaïsche materialen. "De resultaten die voortkomen uit ENGIMA beloven belangrijke nieuwe kansen en mogelijkheden te openen voor hightechindustrieën, met name bij het aanpakken van het huidige energieverbruik en de oogstproblemen, met toepassingen op vele gebieden, ", zegt het artikel van de Europese Commissie.