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Graphen-basierte HDDs können 10x mehr Daten speichern als aktuelle Festplatten: Studie

Obwohl sich die Leute für ihren Speicherbedarf mehr zu SSDs neigen, hauptsächlich wegen ihrer höheren Geschwindigkeiten, werden HDDs in der Desktop-Industrie immer noch weit verbreitet verwendet. Im Vergleich zu Solid State Drives (SSDs) können Festplatten (HDD) normalerweise mehr Speicherplatz zum Speichern von Daten enthalten und sind viel billiger in Herstellung und Anschaffung. Nun legt eine aktuelle Studie nahe, dass Graphen verwendet werden kann, um Ultra-High-Density-HDDs herzustellen, die zehnmal mehr Daten speichern können als die aktuellen.

Die kürzlich in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie wurde in Zusammenarbeit mit Teams der University of Exeter, Indien, Singapur, der Schweiz und den USA durchgeführt. Die Forscher ersetzten eine kohlenstoffbasierte Beschichtung in aktuellen HDDs durch Graphen und sahen einen zehnfachen Sprung beim Speicherplatz.

Graphen-basierte HDDs: Studie

Um dies zu verstehen, müssen Sie die Grundlagen einer HDD kennen. Eine herkömmliche HDD-Einheit enthält also zwei Hauptkomponenten. Da sind die Platten, auf denen Daten geschrieben und gespeichert werden, und dann gibt es den Magnetkopf, der sich beim Drehen schnell über die Platten bewegt. Um höhere Dichten zu ermöglichen, wird der Abstand zwischen den Platten und dem Kopf ständig kleiner.

Graphen ersetzt KOK

Um mechanische Beschädigungen und Korrosion der Platten zu verhindern, verwenden aktuelle HDDs sogenannte COCs (Carbon-based Overcoats), die als Schutzschichten für das besagte Bauteil fungieren. Seit der Einführung von HDDs hat sich die Dicke des COC von 12,5 nm auf etwa 3 nm verringert. Dies entspricht etwa einem Terabyte pro Quadratzoll.

Nun ersetzten die Forscher das derzeit in COC verwendete Material durch Graphen, eine andere Form von Kohlenstoff, und stellten große Verbesserungen fest. Die Forschungsteams ersetzten die COCs durch ein bis vier Graphenschichten, um die Leistung des Laufwerks zu testen.

Sie testeten Reibung, Verschleiß, Korrosion, thermische Stabilität und Schmiermittelkompatibilität für die graphenbasierte HDD. Den Forschern zufolge hat Graphen also alle Eigenschaften, die ideal für HDD-COCs sind, und als Ergebnis reduziert eine einzige Graphenschicht die Korrosion der Platten im Vergleich zu aktuellen High-End-Lösungen um das 2,5-fache.

Kombination mit HAMR

Als nächsten Schritt übertrugen die Forscher Graphen auf HDDs, die eine magnetische Aufzeichnungsschicht auf Eisen-Platin-Basis enthalten, und testeten eine neue Technologie, nämlich Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR), mit der HDDs die Speicherdichte durch Erhitzen der Magnetschicht erhöhen können zu sehr hohen Temperaturen. Dieser Vorgang ist bei aktuellen HDDs nicht möglich, da die darin enthaltenen COCs solch hohen Temperaturen nicht standhalten können. Graphen ist jedoch ein Material, das es kann.

Durch die Kombination einer auf Graphen basierenden magnetischen Aufzeichnungsschicht mit HAMR konnten die Forscher eine enorme Datendichte von mehr als 10 Terabyte pro Quadratzoll feststellen. Daher hat diese Technologie das Potenzial, die aktuelle Datenspeicherbranche zu revolutionieren. Dies könnte sowohl nachhaltigere als auch langlebige HDDs in den Mix bringen.

„Der Nachweis, dass Graphen als Schutzschicht für konventionelle Festplatten dienen kann und HAMR-Bedingungen standhält, ist ein sehr wichtiges Ergebnis. Dies wird die Entwicklung neuartiger Festplatten mit hoher Flächendichte weiter vorantreiben.“ sagte Dr. Anna Ott, Forscherin am Cambridge Graphene Center und Mitautorin der Studie.

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