Klasické magnetické pevné disky jsou dnes na ústupu a ve srovnání s SSD pro ně hovoří už v podstatě jen cena na jednotku uložených dat. Grafen by je ale mohl vrátit do hry. Tato populární 2D verze běžného grafitu tak může být nejen součástí futuristických technologií, ale vylepšuje i technologie zcela tradiční (mj. i třeba Li-Ion baterie nebo displeje).
Výzkumníci z Cambridge, University of Exeter a dalších institucí z USA, Švýcarska, Indie a Singapuru nyní slibují dát magnetickým pevných diskům druhou šanci. Miniaturizace, respektive zvyšování hustoty uložených dat na těchto discích v posledních desetiletích odpovídá především zmenšování prostoru mezi magnetickou hlavou a plotnami. Většinu tohoto prostoru vyplňují uhlíkové nátěry (carbon-based overcoats, COC), které slouží k ochraně ploten před mechanickým poškozením a korozí. Hustota dat na pevných discích se za poslední tři desetiletí zvýšila čtyřnásobně a tloušťka COC se snížila z 12,5 nm na přibližně 3 nm, což odpovídá 1 terabajtu na čtvereční palec. Podle nové práce publikované v Nature Communications by grafen měl umožnit zvýšit tuto hodnotu až desetinásobně.
Grafen by se měl uplatnit právě namísto běžného nátěru COC. Výzkumníci testovali, co se stane při pokrytí plotny 1–4 vrstvami grafenu. Testovali mj. tření, rychlost opotřebování, korozi nebo tepelnou stabilitu ploten i kompatibilitu obou materiálů. Ukázalo se, že grafen má ve všech těchto případech vhodné (nebo dokonce ideální; tření je díky hladkosti povrchu oproti nejmodernějším COC 2krát nižší, koroze probíhá 2,5krát pomaleji) vlastnosti a přitom je oproti nátěru COC mnohem tenčí. Vědci University of Cambridge pokryli grafenem reálně používané pevné disky, kde jako magnetická záznamová vrstva slouží slitina železa a platiny a zde navíc otestovali novou technologii Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR), která zahřátím záznamové vrstvy na vysoké teploty umožňuje zvýšení hustoty ukládaných dat. Současné COC tyto teploty nevydrží, grafen ale ano.
Výsledkem HAMR a nižší tloušťky grafenové vrstvy je pak příslib hustoty dat více než 10 TB na čtvereční palec. To, že grafen výrazně snižuje míru opotřebení ploten, pak technologii dále zlevňuje. Trvanlivější pevný disk navíc znamená i větší ekologickou šetrnost. V roce 2020 byly vyrobeny klasické HDD disky s kapacitou asi miliardu terabajtů; pokud by všechny byly z grafenu, šlo by zřejmě o dosud nejmasovější využití tohoto materiálu.
„Demonstrace toho, že grafen může sloužit jako ochranný povlak pro klasické pevné disky a že je schopen odolat podmínkám HAMR, znamená velmi důležitý výsledek. Umožní to vývoj nových pevných disků s vysokou hustotou uložených dat,“ uvedla spoluautorka studie Anna Ott z Cambridge Graphene Center.
Dwivedi et al, Graphene overcoats for ultra-high storage density magnetic media, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-22687-y
Zdroj: University of Cambridge / Phys.org a další
