Investigadores de Graphene Flagship partners de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Suiza, Empa-Swiss Federal Laboratories for Material Science and Technology, Suiza y Graphene Flagship Associate Member de la Universidad de Exeter, Reino Unido, en colaboración con colegas de CSIR-Advanced Materials and Processes Research Institute, India, National University of Singapore (NUS), A * STAR (Agency for Science, Technology and Research), Singapur, University of Illinois y Argonne National Laboratory, EE. UU., han demostrado que El grafeno se puede utilizar para producir unidades de disco duro (HDD) de densidad ultra alta. Esto puede conducir potencialmente al desarrollo de almacenamiento de datos magnéticos de densidad ultra alta: un gran salto desde el actual terabit por pulgada cuadrada (Tb / in 2) a diez terabits en la misma área.

Los discos duros contienen dos componentes principales: platos y un cabezal. Los datos se escriben en los platos utilizando un cabezal magnético, que se mueve por encima de los platos a medida que giran. El espacio entre el cabezal y el plato disminuye continuamente para permitir densidades más altas. Actualmente, los recubrimientos a base de carbono (COC), capas que se utilizan para proteger los discos de daños mecánicos y corrosión, ocupan una parte importante de este espacio. La densidad de datos de los discos duros se ha cuadriplicado desde 1990, y el grosor de los revestimientos se redujo de 12,5 nm a aproximadamente 3 nm, lo que corresponde a una Tb / in 2 . Sin embargo, se necesitaría un grosor de COC de menos de un nm para realizar una mejora significativa en el almacenamiento de datos y alcanzar una densidad de 10 Tb / in 2 .

Dado que los COC actuales pierden la mayoría de sus atractivas propiedades por debajo de 2 nm, los investigadores los reemplazaron con 1 a 4 capas de grafeno y probaron la fricción, el desgaste, la corrosión, la estabilidad térmica y la compatibilidad del lubricante. Más allá de su insuperable delgadez, el grafeno cumple todas las propiedades ideales de un revestimiento de HDD: protección contra la corrosión, baja fricción, resistencia al desgaste, dureza, compatibilidad con lubricantes y suavidad de la superficie. Los investigadores comprobaron que el grafeno permite una reducción doble de la fricción y proporciona una mejor corrosión y desgaste que los COC de última generación. Una sola capa de grafeno reduce la corrosión en 2,5 veces, y el grafeno multicapa mostró un rendimiento excelente con una disminución de la tasa de desgaste en tres órdenes de magnitud.

Se cultivaron de 1 a 4 capas de grafeno mediante deposición química de vapor (CVD) y se transfirieron a sustratos de disco duro de aleación de co, como los que se utilizan en la tecnología HDD actual. Los investigadores de Graphene Flagship también transfirieron grafeno en discos duros hechos de hierro-platino (FePt) como capa de grabación magnética, para probar la grabación magnética asistida por calor (HAMR), una nueva tecnología de almacenamiento magnético que permite una densidad de almacenamiento mucho mayor que la disponible actualmente. calentando la capa de grabación a altas temperaturas. Los COC actuales no sobreviven a las altas temperaturas de HAMR, pero las pruebas de estabilidad confirmaron que el grafeno puede soportar condiciones similares a las de HAMR, sin degradarse. Por lo tanto, los abrigos a base de grafeno utilizados en combinación con tecnologías innovadoras,2 o más.

“Demostrar que el grafeno puede servir como revestimiento protector para unidades de disco duro convencionales y que es capaz de resistir las condiciones de HAMR es un resultado muy importante. Esto impulsará aún más el desarrollo de nuevas unidades de disco duro de alta densidad de área ”, dice Anna Ott, del Cambridge Graphene Centre, una de las autoras de este estudio, actualmente con sede en Graphene Flagship Associate Member de la Universidad de Exeter, Reino Unido.

Mar García-Hernández, líder insignia de grafeno para materiales habilitantes, dice: “Un salto en la densidad de datos de los discos duros en un factor de diez y una reducción significativa en la tasa de desgaste son fundamentales para lograr una grabación de datos magnéticos más sostenible y duradera. Los desarrollos tecnológicos basados ​​en grafeno están avanzando por el camino correcto hacia un mundo más sostenible “.

Fuente: https://www.nature.com/articles/s41467-021-22687-y