Tecnologia Científica

Discos rígidos de ultra-alta densidade feitos com grafeno armazenam dez vezes mais dados
O grafeno pode ser usado para unidades de disco rígido de densidade ultra-alta (HDD), com um salto de até dez vezes em comparação com as tecnologias atuais, mostraram os pesquisadores do Cambridge Graphene Center.
Por Cambridge - 06/06/2021


Drive de disco rígido - Crédito: bohed

"Considerando que em 2020, cerca de 1 bilhão de terabytes de armazenamento de HDD fresco foi produzido, esses resultados indicam uma rota para a aplicação em massa de grafeno em tecnologias de ponta".

Andrea Ferrari

O estudo, publicado na Nature Communications, foi realizado em colaboração com equipes da Universidade de Exeter, Índia, Suíça, Cingapura e Estados Unidos.

Os HDDs apareceram pela primeira vez na década de 1950, mas seu uso como dispositivos de armazenamento em computadores pessoais só decolou em meados da década de 1980. Eles se tornaram cada vez menores em tamanho e mais densos em termos de número de bytes armazenados. Embora as unidades de estado sólido sejam populares para dispositivos móveis, os HDDs continuam a ser usados ​​para armazenar arquivos em computadores desktop, em grande parte devido ao seu custo favorável de produção e compra.

Os HDDs contêm dois componentes principais: pratos e uma cabeça. Os dados são gravados nos pratos usando uma cabeça magnética, que se move rapidamente acima deles conforme giram. O espaço entre a cabeça e o prato diminui continuamente para permitir densidades mais altas.

Atualmente, os overcoats à base de carbono (COCs) - camadas utilizadas para proteger os pratos de danos mecânicos e corrosão - ocupam parte significativa desse espaçamento. A densidade de dados dos HDDs quadruplicou desde 1990, e a espessura do COC foi reduzida de 12,5 nm para cerca de 3 nm, o que corresponde a um terabyte por polegada quadrada. Agora, o grafeno permitiu aos pesquisadores multiplicar isso por dez.

Os pesquisadores de Cambridge substituíram os COCs comerciais por uma a quatro camadas de grafeno e testaram o atrito, o desgaste, a corrosão, a estabilidade térmica e a compatibilidade do lubrificante. Além de sua finura imbatível, o grafeno cumpre todas as propriedades ideais de um overcoat de HDD em termos de proteção contra corrosão, baixo atrito, resistência ao desgaste, dureza, compatibilidade de lubrificante e suavidade de superfície.

O grafeno permite a redução de duas vezes no atrito e fornece melhor corrosão e desgaste do que as soluções de última geração. Na verdade, uma única camada de grafeno reduz a corrosão em 2,5 vezes.

Cientistas de Cambridge transferiram grafeno para discos rígidos feitos de ferro-platina como camada de gravação magnética e testaram Gravação Magnética Assistida por Calor (HAMR) - uma nova tecnologia que permite um aumento na densidade de armazenamento aquecendo a camada de gravação a altas temperaturas. Os COCs atuais não funcionam nessas altas temperaturas, mas o grafeno sim. Assim, o grafeno, juntamente com o HAMR, pode superar os HDDs atuais, fornecendo uma densidade de dados sem precedentes, superior a 10 terabytes por polegada quadrada.

“Demonstrar que o grafeno pode servir como revestimento protetor para unidades de disco rígido convencionais e que é capaz de suportar as condições de HAMR é um resultado muito importante. Isso impulsionará ainda mais o desenvolvimento de novos discos rígidos de alta densidade de área ”, disse a Dra. Anna Ott, do Cambridge Graphene Center, um dos co-autores deste estudo.

Um salto na densidade de dados dos HDDs por um fator de dez e uma redução significativa na taxa de desgaste são essenciais para alcançar uma gravação de dados magnéticos mais sustentável e durável. Os desenvolvimentos tecnológicos baseados no grafeno estão progredindo no caminho certo em direção a um mundo mais sustentável.

A professora Andrea C. Ferrari, diretora do Cambridge Graphene Center, acrescentou: “Este trabalho mostra as excelentes propriedades mecânicas, de resistência à corrosão e ao desgaste do grafeno para mídia magnética de densidade de armazenamento ultra-alta. Considerando que, em 2020, cerca de 1 bilhão de terabytes de armazenamento de HDD fresco foi produzido, esses resultados indicam uma rota para a aplicação em massa de grafeno em tecnologias de ponta. ” 

 

.
.

Leia mais a seguir