Des chercheurs du Centre du graphène de Cambridge ont montré que le graphène peut être utilisé pour des disques durs à ultra-haute densité (HDD), avec une capacité de stockage jusqu’à dix fois supérieure à celle des technologies actuelles.
Si l’on considère qu’en 2020, environ 1 milliard de téraoctets de stockage de disques durs neufs ont été produits, ces résultats indiquent une voie pour une application massive du graphène dans les technologies de pointe.
L’étude, publiée dans Nature Communications, a été réalisée en collaboration avec des équipes de l’université d’Exeter, d’Inde, de Suisse, de Singapour et des États-Unis.
Les disques durs sont apparus dans les années 1950, mais leur utilisation comme dispositifs de stockage dans les ordinateurs personnels n’a décollé qu’à partir du milieu des années 1980. Ils sont devenus de plus en plus petits et plus denses en termes de nombre d’octets stockés. Alors que les lecteurs à semi-conducteurs sont populaires pour les appareils mobiles, les disques durs continuent d’être utilisés pour stocker des fichiers dans les ordinateurs de bureau, principalement en raison de leur coût de production et d’achat avantageux.
Les disques durs contiennent deux composants principaux : des plateaux et une tête. Les données sont écrites sur les plateaux à l’aide d’une tête magnétique, qui se déplace rapidement au-dessus d’eux lorsqu’ils tournent. L’espace entre la tête et le plateau diminue continuellement pour permettre des densités plus élevées.
Actuellement, les surcouches à base de carbone (COC : carbon-based overcoats) – des couches utilisées pour protéger les plateaux contre les dommages mécaniques et la corrosion – occupent une partie importante de cet espace. La densité de données des disques durs a quadruplé depuis 1990, et l’épaisseur des COC est passée de 12,5 nm à environ 3 nm, ce qui correspond à un téraoctet par pouce carré. Aujourd’hui, le graphène a permis aux chercheurs de multiplier ce chiffre par dix.
Les chercheurs de Cambridge ont remplacé les COC commerciaux par une à quatre couches de graphène, et ont testé la friction, l’usure, la corrosion, la stabilité thermique et la compatibilité avec les lubrifiants. Au-delà de sa finesse imbattable, le graphène remplit toutes les propriétés idéales d’un revêtement de disque dur en termes de protection contre la corrosion, de faible friction, de résistance à l’usure, de dureté, de compatibilité avec les lubrifiants et de douceur de surface.
Le graphène permet de diviser par deux la friction et offre une meilleure protection contre la corrosion et l’usure que les solutions les plus récentes. En fait, une seule couche de graphène réduit la corrosion de 2,5 fois.
Les scientifiques de Cambridge ont transféré le graphène sur des disques durs en fer-platine comme couche d’enregistrement magnétique, et ont testé l’enregistrement magnétique assisté par la chaleur (HAMR) – une nouvelle technologie qui permet d’augmenter la densité de stockage en chauffant la couche d’enregistrement à haute température. Les COC actuels ne sont pas performants à ces hautes températures, mais le graphène l’est. Ainsi, le graphène, associé à la technologie HAMR, peut surpasser les disques durs actuels, offrant une densité de données sans précédent, supérieure à 10 téraoctets par pouce carré.
« Démontrer que le graphène peut servir de revêtement protecteur pour les disques durs conventionnels et qu’il est capable de résister aux conditions HAMR est un résultat très important. Cela favorisera le développement de nouveaux disques durs à haute densité surfacique », a déclaré le Dr Anna Ott du Cambridge Graphene Centre, l’un des co-auteurs de cette étude.
Il est essentiel de multiplier par dix la densité de données des disques durs et de réduire considérablement leur taux d’usure pour parvenir à un enregistrement magnétique des données plus durable. Les développements technologiques basés sur le graphène progressent sur la bonne voie vers un monde plus durable.
Le professeur Andrea C. Ferrari, directeur du Cambridge Graphene Centre, a ajouté : « Ces travaux mettent en évidence les excellentes propriétés mécaniques, de résistance à la corrosion et à l’usure du graphène pour les supports magnétiques à ultra-haute densité de stockage. Si l’on considère qu’en 2020, environ 1 milliard de téraoctets de stockage HDD frais ont été produits, ces résultats indiquent une voie pour une application de masse du graphène dans les technologies de pointe. »
