Исследователи ожидают увеличения плотности хранения данных на жестких дисках (HDD) с 1 Тб/кв. дюйм до 10 Тб/кв. дюйм благодаря защитному графеновому слою, сообщает портал ZDNet.

Графен иногда называют «чудо-материалом» благодаря его эффективному применению в различных сценариях: от ускоренной зарядки батарей до производства более миниатюрных микросхем. А теперь исследователи рассматривают возможность его использования для модернизации HDD.

Жесткие диски дешевле, чем более быстрые и компактные твердотельные накопители (SSD), в которых отсутствуют движущиеся части и которые сегодня повсеместно используются в смартфонах и во многих новейших ноутбуках.

Исследователи из Графенового центра Кембриджского университета (University of Cambridge Graphene Centre) надеются вдохнуть новую жизнь в старые HDD, используя графен для обеспечения сверхвысокой плотности записи. В новой статье, опубликованной в журнале Nature, кембриджские исследователи подробно описывают, как они использовали графен для создания жестких дисков, способных хранить в 10 раз больше данных, чем современные HDD.

Применение графена направлено на замену используемых в настоящее время слоев покрытия на основе углерода (COC), которые применяются для защиты вращающихся пластин жесткого диска, когда данные быстро записываются на них головками чтения/записи. Чтобы добиться более высокой плотности записи данных, производители уменьшают пространство между головкой и пластиной.

Как отмечают исследователи, технология углеродного покрытия эволюционировала и толщина COC уменьшилась с 12,5 нм в 1990-х до примерно 3 нм в настоящее время, что позволяет обеспечить плотность записи порядка одного терабайта на квадратный дюйм. Они показали, что благодаря использованию графенового — прочного и скользкого — покрытия толщиной в один атом можно увеличить плотность записи на HDD в 10 раз.

Исследователи ожидают, что графеновое покрытие, которое позволяет создать защитный слой толщиной менее 2 нм, даст возможность вывести на рынок жесткие диски с плотностью записи от 4 до 10 Тб/ кв. дюйм — при условии, что производители будут использовать такие технологии, как термомагнитная запись (HAMR) и ее сочетание с технологией битовых массивов (bit patterned media).

Графен, представляющий собой один слой графита, был впервые получен профессором Андреем Геймом и доктором Константином Новоселовым в 2004 г. в Манчестерском университете. За свою работу над графеном они получили Нобелевскую премию по физике в 2010 г., так что это очень молодой чудо-материал.

Кембриджские исследователи заменили коммерческие COC покрытием от одного до четырех слоев графена. Затем они провели испытания на трение, износ, коррозию, термическую стабильность и совместимость со смазочными материалами. Они сообщили, что графен позволяет в два раза снизить трение и обеспечивает лучшую коррозионную и износостойкость по сравнению с современными COC. По их словам, один слой графена снижает коррозию в 2,5 раза.

«Демонстрация того, что графен может служить защитным покрытием для обычных жестких дисков и что он способен выдерживать условия HAMR, является очень важным результатом, — сказала доктор Анна Отт из Кембриджского графенового центра, один из соавторов исследования. — Это еще больше подтолкнет разработку новых HDD с высокой плотностью записи».

По словам профессора Андреа Феррари, директора Кембриджского графенового центра, полученные исследователями результаты указывают путь к массовому применению графена в передовых технологиях. О масштабах которого указывает хотя бы тот факт, что в 2020 г. было произведено жестких дисков общей емкостью около одного миллиарда терабайт.