Il grafene può essere utilizzato per dischi rigidi ad altissima densità (HDD), con un salto fino a dieci volte superiore alle tecnologie attuali, lo hanno dimostrato i ricercatori del Cambridge Graphene Center.

Lo studio, pubblicato in Comunicazioni sulla natura , è stato realizzato in collaborazione con i team dell'Università di Exeter, India, Svizzera, Singapore, e gli Stati Uniti.

Gli HDD sono apparsi per la prima volta negli anni '50, ma il loro uso come dispositivi di archiviazione nei personal computer è decollato solo dalla metà degli anni '80. Sono diventati sempre più piccoli di dimensioni, e più denso in termini di numero di byte memorizzati. Mentre le unità a stato solido sono popolari per i dispositivi mobili, Gli HDD continuano ad essere utilizzati per archiviare file nei computer desktop, in gran parte a causa del loro costo favorevole per la produzione e l'acquisto.

Gli HDD contengono due componenti principali:i piatti e una testa. I dati vengono scritti sui piatti utilizzando una testina magnetica, che si muove rapidamente sopra di loro mentre girano. Lo spazio tra la testina e il piatto è in continua diminuzione per consentire densità più elevate.

Attualmente, cappotti a base di carbonio (COC) - strati utilizzati per proteggere i piatti da danni meccanici e corrosione - occupano una parte significativa di questo spazio. La densità dei dati degli HDD è quadruplicata dal 1990, e lo spessore del COC si è ridotto da 12,5 nm a circa 3 nm, che corrisponde a un terabyte per pollice quadrato. Ora, il grafene ha permesso ai ricercatori di moltiplicarlo per dieci.

I ricercatori di Cambridge hanno sostituito i COC commerciali con da uno a quattro strati di grafene, e testato attrito, indossare, corrosione, stabilità termica, e compatibilità con i lubrificanti. Al di là della sua imbattibile magrezza, il grafene soddisfa tutte le proprietà ideali di un rivestimento per HDD in termini di protezione dalla corrosione, bassa frizione, resistenza all'usura, durezza, compatibilità con i lubrificanti, e levigatezza superficiale.

Il grafene consente una doppia riduzione dell'attrito e fornisce una migliore corrosione e usura rispetto alle soluzioni all'avanguardia. Infatti, un singolo strato di grafene riduce la corrosione di 2,5 volte.

Gli scienziati di Cambridge hanno trasferito il grafene su dischi rigidi in ferro-platino come strato di registrazione magnetica, e testato Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR), una nuova tecnologia che consente un aumento della densità di archiviazione riscaldando lo strato di registrazione a temperature elevate. Gli attuali COC non funzionano a queste temperature elevate, ma il grafene sì. Così, grafene, accoppiato con HAMR, può superare gli attuali HDD, fornendo una densità di dati senza precedenti, superiore a 10 terabyte per pollice quadrato.

"Dimostrare che il grafene può fungere da rivestimento protettivo per i dischi rigidi convenzionali e che è in grado di resistere alle condizioni HAMR è un risultato molto importante. Ciò spingerà ulteriormente lo sviluppo di nuovi dischi rigidi ad alta densità d'area, " ha detto la dottoressa Anna Ott del Cambridge Graphene Center, uno dei coautori di questo studio.

Un aumento della densità dei dati degli HDD di un fattore dieci e una significativa riduzione del tasso di usura sono fondamentali per ottenere una registrazione dei dati magnetici più sostenibile e duratura. Gli sviluppi tecnologici basati sul grafene stanno progredendo lungo la strada giusta verso un mondo più sostenibile.

Professor Andrea C. Ferrari, Direttore del Cambridge Graphene Center, ha aggiunto:"Questo lavoro mette in mostra l'eccellente meccanica, proprietà di resistenza alla corrosione e all'usura del grafene per supporti magnetici ad altissima densità di stoccaggio. Considerando che nel 2020, è stato prodotto circa 1 miliardo di terabyte di memoria HDD fresca, questi risultati indicano un percorso per l'applicazione di massa del grafene nelle tecnologie all'avanguardia".