Grafen kan användas för hårddiskar med ultrahög densitet (HDD), med upp till ett tiofaldigt hopp jämfört med nuvarande teknologier, har forskare vid Cambridge Graphene Center visat.

Studien, publiceras i Naturkommunikation , genomfördes i samarbete med team vid University of Exeter, Indien, Schweiz, Singapore, och USA.

Hårddiskar dök upp först på 1950-talet, men deras användning som lagringsenheter i persondatorer tog fart först från mitten av 1980-talet. De har blivit allt mindre i storlek, och tätare i termer av antalet lagrade byte. Medan solid state-enheter är populära för mobila enheter, Hårddiskar fortsätter att användas för att lagra filer på stationära datorer, till stor del på grund av deras förmånliga kostnader att producera och köpa.

Hårddiskar innehåller två huvudkomponenter:plattor och ett huvud. Data skrivs på plattorna med hjälp av ett magnethuvud, som rör sig snabbt ovanför dem när de snurrar. Utrymmet mellan huvudet och tallriken minskar kontinuerligt för att möjliggöra högre densiteter.

För närvarande, Kolbaserade överlacker (COC) – lager som används för att skydda tallrikar från mekaniska skador och korrosion – upptar en betydande del av detta avstånd. Datatätheten för hårddiskar har fyrdubblats sedan 1990, och COC-tjockleken har minskat från 12,5 nm till cirka 3 nm, vilket motsvarar en terabyte per kvadrattum. Nu, grafen har gjort det möjligt för forskare att multiplicera detta med tio.

Cambridgeforskarna har ersatt kommersiella p-piller med ett till fyra lager grafen, och testade friktion, ha på sig, korrosion, termisk stabilitet, och smörjmedelskompatibilitet. Utöver dess oslagbara tunnhet, grafen uppfyller alla de idealiska egenskaperna hos en HDD-överlack när det gäller korrosionsskydd, låg friktion, slitstyrka, hårdhet, smörjmedelskompatibilitet, och ytjämnhet.

Grafen möjliggör tvåfaldig minskning av friktionen och ger bättre korrosion och slitage än toppmoderna lösningar. Faktiskt, ett enda grafenlager minskar korrosion med 2,5 gånger.

Cambridge-forskare överförde grafen till hårddiskar gjorda av järn-platina som det magnetiska inspelningsskiktet, och testad Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR) – en ny teknik som möjliggör en ökning av lagringstätheten genom att värma upp inspelningsskiktet till höga temperaturer. Nuvarande COC fungerar inte vid dessa höga temperaturer, men det gör grafen. Således, grafen, tillsammans med HAMR, kan överträffa nuvarande hårddiskar, ger en datatäthet utan motstycke, högre än 10 terabyte per kvadrattum.

"Att demonstrera att grafen kan fungera som skyddande beläggning för konventionella hårddiskar och att den kan motstå HAMR-förhållanden är ett mycket viktigt resultat. Detta kommer ytterligare att driva på utvecklingen av nya hårddiskar med hög arealdensitet, " sa Dr Anna Ott från Cambridge Graphene Center, en av medförfattarna till denna studie.

Ett hopp i hårddiskars datatäthet med en faktor tio och en betydande minskning av slitagehastigheten är avgörande för att uppnå mer hållbar och hållbar magnetisk dataregistrering. Grafenbaserad teknisk utveckling går på rätt väg mot en mer hållbar värld.

Professor Andrea C. Ferrari, Direktör för Cambridge Graphene Center, tillade:"Detta arbete visar upp den utmärkta mekaniska, korrosions- och slitstyrka egenskaper hos grafen för magnetiska media med ultrahög lagringstäthet. Med tanke på att 2020, cirka 1 miljard terabyte färsk HDD-lagring producerades, dessa resultat indikerar en väg för masstillämpning av grafen i banbrytande teknologier."