10 Φορές Περισσότερος Χώρος στου Σκληρούς Δίσκους με Γραφένιο

Το Γραφένιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σκληρούς δίσκους (HDD), με έως και 10 φορές περισσότερο χώρο σε σύγκριση με τις τρέχουσες τεχνολογίες, έδειξαν ερευνητές στο Cambridge Graphene Center.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications, πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με ομάδες του Πανεπιστημίου του Έξετερ, της Ινδίας, της Ελβετίας, της Σιγκαπούρης και των ΗΠΑ.

Ιστορία

Οι σκληροί δίσκοι εμφανίστηκαν για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1950. Η χρήση τους όμως σαν συσκευές αποθήκευσης σε προσωπικούς υπολογιστές απογειώθηκε τα μέσα της δεκαετίας του 1980. Έχουν γίνει όλο και μικρότεροι σε μέγεθος και πυκνότεροι όσον αφορά τον αριθμό των αποθηκευμένων byte. Ενώ οι μονάδες στερεάς κατάστασης(SSD) είναι δημοφιλείς για φορητές συσκευές, οι σκληροί δίσκοι(HDD) συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση αρχείων σε επιτραπέζιους υπολογιστές, κυρίως λόγω του ευνοϊκού κόστους παραγωγής και αγοράς.

Λειτουργία

Οι σκληροί δίσκοι περιέχουν δύο βασικά συστατικά: δίσκους περιστροφής και κεφαλή εγγραφής. Τα δεδομένα γράφονται στους δίσκους χρησιμοποιώντας μαγνητική κεφαλή, η οποία κινείται γρήγορα πάνω τους καθώς περιστρέφονται. Ο χώρος μεταξύ κεφαλής και δίσκου μειώνεται συνεχώς για να επιτρέψει υψηλότερες πυκνότητες.

Επί του παρόντος, οι επικαλύψεις με βάση τον άνθρακα (COCs) – στρώματα που χρησιμοποιούνται για την προστασία των δίσκων από μηχανικές ζημιές και διάβρωση – καταλαμβάνουν ένα σημαντικό μέρος αυτής της απόστασης. Η πυκνότητα δεδομένων των σκληρών δίσκων τετραπλασιάστηκε από το 1990 και το πάχος COC μειώθηκε από 12,5 nm σε περίπου 3 nm. Το οποίο αντιστοιχεί σε ένα terabyte ανά τετραγωνική ίντσα. Τώρα, το γραφένιο επέτρεψε στους ερευνητές να το αυξήσουν κατά δέκα φορές.

Γραφένιο στην Πράξη

Οι ερευνητές του Cambridge αντικατέστησαν τα εμπορικά COC(carbon-based overcoats) με ένα έως τέσσερα στρώματα γραφενίου. Πέρα από την ασυναγώνιστη λεπτότητά του, το γραφένιο πληρεί όλες τις ιδανικές ιδιότητες μιας επικάλυψής HDD. Αυτές είναι προστασία από τη διάβρωση, χαμηλή τριβή, αντοχή στη φθορά, σκληρότητα, συμβατότητα με λιπαντικά και την ομαλότητα της επιφάνειας.

Οι επιστήμονες του Cambridge μετέφεραν το γραφένιο σε σκληρούς δίσκους από σίδηρο-πλατίνα ως μαγνητικό στρώμα εγγραφής. Κατόπιν δοκίμασαν τη μαγνητική εγγραφή με υποβοήθηση θερμότητας (HAMR). Μια νέα τεχνολογία που επιτρέπει την αύξηση της πυκνότητας αποθήκευσης θερμαίνοντας το στρώμα εγγραφής σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι τρέχουσες COC(carbon-based overcoats) δεν αποδίδουν σε αυτές τις υψηλές θερμοκρασίες, αλλά το γραφένιο μπορεί. Έτσι, το γραφένιο, σε συνδυασμό με το HAMR, μπορεί να ξεπεράσει τους τρέχοντες σκληρούς δίσκους. Παρέχοντας μια άνευ προηγουμένου πυκνότητα δεδομένων, μεγαλύτερη από 10 terabyte ανά τετραγωνική ίντσα.

Ο καθηγητής Andrea C. Ferrari, Διευθυντής του Cambridge Graphene Center, δήλωσε: «Αυτή η εργασία παρουσιάζει τις εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, αντίσταση στη διάβρωση και τη φθορά του γραφενίου για μαγνητικά μέσα εξαιρετικά υψηλής πυκνότητας αποθήκευσης. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το 2020, παρήχθη περίπου 1 δισεκατομμύριο terabytes για σκληρούς δίσκους, αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν μια διαδρομή για μαζική εφαρμογή γραφενίου σε τεχνολογίες αιχμής.»