Värmeflödet i atomärt tunna material är starkt riktat och nu visar forskning från A*STAR att denna egenskap skulle kunna användas för att förbättra prestandan hos datorhårddiskar.

Hårddiskar lagrar data genom att använda magnetfält för att ändra egenskaperna hos en liten del av ett magnetiskt känsligt material. Att minska storleken på denna sektion ökar frekvensomriktarens kapacitet men ökar också storleken på det magnetiska fält som krävs för omkoppling. Vidare, minimistorleken på magnetfältet begränsas av en effekt som kallas superparamagnetism, där de magnetiska egenskaperna på nanometerskala spontant kan förändras, förlora all lagrad information.

Ett sätt att kringgå dessa problem är värmeassisterad magnetisk inspelning (HAMR). Denna metod använder en laserstråle för att värma upp lagringsmediet till en temperatur vid vilken den magnetiska fältstyrkan som krävs för att skriva är lägre och superparamagnetism är mindre utbredd.

En nackdel med HAMR är att uppvärmningen också kan skada det skyddande ytskiktet som omger den magnetiska filmen. Denna beläggning bör vara så tunn som möjligt för att tillåta det magnetiska skrivhuvudet att komma nära filmen, men tunnare lager är mer mottagliga för temperaturförändringar.

Som en möjlig lösning, Shengkai Yu och hans kollegor Peng Yu och Weidong Zhou från A*STAR Data Storage Institute undersökte teoretiskt grafenens termiska prestanda; världens tunnaste material.

Forskarna studerade värmeflödet inducerat av rött laserljus på olika djup i en flerskikts HAMR-enhet gjord av grafen - 0,335 nanometer tjock - på 12 nanometer järnplatina, ett magnetiskt material som naturligt formas till korn i nanoskala. Under dessa material, deras modell inkluderade lager av titannitrid, krom rutenium och tantal allt på ett glassubstrat.

"Våra simuleringsstudier visar att grafenöverdraget sänker temperaturökningen i flerskiktsstrukturen - jämfört med diamantliknande kol, som är ett mer vanligt använt överrocksmaterial. Detta är inte bra för HAMR-applikationer eftersom det betyder att det behövs mer laserkraft för att värma media, " säger Yu. "Men, motståndet mellan grafenöverdragsskiktet och skiktet under kan öka temperaturen mellan skikten, men grafenens värmeledningsförmåga kan minska den lokala temperaturökningen i överdragsskiktet och därmed undvika överhettning."

Nästa steg för teamet är att studera fördelarna med grafen för andra magnetiska minnesmaterial.