Grafeen kan worden gebruikt voor harde schijven met ultrahoge dichtheid (HDD), met een tot tienvoudige sprong in vergelijking met de huidige technologieën, hebben onderzoekers van het Cambridge Graphene Centre aangetoond.

De studie, gepubliceerd in Natuurcommunicatie , werd uitgevoerd in samenwerking met teams van de Universiteit van Exeter, Indië, Zwitserland, Singapore, en de VS.

HDD's verschenen voor het eerst in de jaren vijftig, maar hun gebruik als opslagapparaat in personal computers nam pas vanaf het midden van de jaren tachtig een vlucht. Ze zijn steeds kleiner geworden, en dichter in termen van het aantal opgeslagen bytes. Hoewel solid-state schijven populair zijn voor mobiele apparaten, HDD's worden nog steeds gebruikt om bestanden op desktopcomputers op te slaan, grotendeels te danken aan hun gunstige productie- en aankoopkosten.

HDD's bevatten twee belangrijke componenten:platters en een kop. Gegevens worden op de platen geschreven met behulp van een magnetische kop, die snel boven hen beweegt terwijl ze ronddraaien. De ruimte tussen kop en schotel wordt steeds kleiner om hogere dichtheden mogelijk te maken.

Momenteel, op koolstof gebaseerde overjassen (COC's) - lagen die worden gebruikt om platen te beschermen tegen mechanische schade en corrosie - nemen een aanzienlijk deel van deze afstand in beslag. De datadichtheid van HDD's is sinds 1990 verviervoudigd, en de COC-dikte is afgenomen van 12,5 nm tot ongeveer 3 nm, wat overeenkomt met één terabyte per vierkante inch. Nutsvoorzieningen, Dankzij grafeen hebben onderzoekers dit met tien kunnen vermenigvuldigen.

De Cambridge-onderzoekers hebben commerciële COC's vervangen door één tot vier lagen grafeen, en geteste wrijving, dragen, corrosie, thermische stabiliteit, en smeermiddelcompatibiliteit. Voorbij zijn onovertroffen dunheid, grafeen voldoet aan alle ideale eigenschappen van een HDD-overcoat op het gebied van corrosiebescherming, lage wrijving, slijtvastheid, hardheid, smeermiddel compatibiliteit, en gladheid van het oppervlak.

Grafeen zorgt voor een tweevoudige vermindering van wrijving en zorgt voor betere corrosie en slijtage dan state-of-the-art oplossingen. In feite, één enkele grafeenlaag vermindert corrosie met 2,5 keer.

Cambridge-wetenschappers brachten grafeen over op harde schijven gemaakt van ijzer-platina als de magnetische opnamelaag, en geteste Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR) - een nieuwe technologie die een verhoging van de opslagdichtheid mogelijk maakt door de opnamelaag tot hoge temperaturen te verwarmen. Huidige COC's presteren niet bij deze hoge temperaturen, maar grafeen wel. Dus, grafeen, in combinatie met HAMR, kan beter presteren dan de huidige HDD's, het verstrekken van een ongekende gegevensdichtheid, hoger dan 10 terabyte per vierkante inch.

"Aantonen dat grafeen kan dienen als beschermende coating voor conventionele harde schijven en dat het bestand is tegen HAMR-omstandigheden, is een zeer belangrijk resultaat. Dit zal de ontwikkeling van nieuwe harde schijven met een hoge oppervlaktedichtheid verder stimuleren, " zei Dr. Anna Ott van het Cambridge Graphene Center, een van de co-auteurs van dit onderzoek.

Een sprong in de gegevensdichtheid van HDD's met een factor tien en een aanzienlijke vermindering van de slijtage zijn van cruciaal belang voor het bereiken van duurzamere en duurzamere magnetische gegevensregistratie. Op grafeen gebaseerde technologische ontwikkelingen gaan de goede kant op naar een duurzamere wereld.

Professor Andrea C. Ferrari, directeur van het Cambridge Graphene Center, toegevoegd:"Dit werk toont de uitstekende mechanische, corrosie- en slijtvastheidseigenschappen van grafeen voor magnetische media met ultrahoge opslagdichtheid. Gezien het feit dat anno 2020 er werd ongeveer 1 miljard terabyte aan verse HDD-opslag geproduceerd, deze resultaten geven een route aan voor massale toepassing van grafeen in geavanceerde technologieën."