Graphen verzehnfacht die Kapazität von Festplatten

Wenn es um schnellen und robusten Speicher geht, sind SSDs (Solid State Drives) die erste Anlaufstelle. Allerdings sind SSDs wesentlich teurer als herkömmliche Festplatten (HDDs), was dazu führt, dass bei speicherintensiven Anwendungsfällen immer noch auf HDDs zurückgegriffen wird.

Eine neue Entdeckung bei herkömmlichen Festplatten könnte nun dazu führen, dass die Speicherindustrie aufgerüttelt wird, wie ein Forschungsteam der britischen Cambridge Universität im Fachmagazin Nature Communications verkündet (zum PDF des Artikels).

Funktionsweise von HDDs

HDDs bestehen unter anderem aus Platten, auf denen die Daten gespeichert werden und einem Magnetkopf, der sich über die Platten bewegt und die Daten in die Platten schreibt. Zwischen Platten und Magnetkopf muss ein kleiner Abstand sein, um eine Beschädigung zu verhindern. Zusätzlich wird bei aktuellen HDDs eine Schutzschicht, sogenannte COCs (Carbon-based Overcoats), aufgetragen.

In Laufe der Jahre ist der Abstand zwischen Magnetkopf und Platten immer kleiner geworden und beträgt derzeit rund 3 nm. Dadurch konnte die Speicherdichte auf ungefähr 1 TB pro Quadratzoll angehoben werden.

Graphen als Schutzschicht besser geeignet

Nun haben die Forscher*innen die Karbon-basierte Schutzschicht durch Graphen, eine wabenartige, zweidimensionale Form von Kohlenstoff, ersetzt. Dabei haben sie festgestellt, dass die HDDs dadurch wesentlich robuster werden. Auch der Abstand zwischen Magnetkopf und Platten kann durch Graphen noch geringer werden, wodurch eine höhere Speicherdichte erreicht werden kann.

Darüber hinaus machten sich die Forscher*innen die Hitzeresistenz von Graphen zu Nutze. Durch Erhitzen der Speicherschicht - Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMR) - kann nämlich die Speicherdichte noch einmal erhöht werden. Mit den aktuell verwendeten Materialien ist dies nicht möglich.

Zehnfache Kapazität duch Graphen und HAMR

Mit der Kombination aus erhitzten Speicherschichten und der Graphen-Schutzschicht konnten die Forscher*innen eine Datendichte von bis zu 10 TB pro Quadratzoll erreichen. Im Vergleich zu aktuellen HDDs entspricht dies einer Steigerung der Speicherdichte um den Faktor 10. Außerdem seien derartige Festplatten wesentlich robuster und langlebiger als herkömmliche HDDs, heißt es in dem Paper.

Die Herausforderung liegt nun daran, die Innovationen vom Forschungslabor in die Serienfertigung zu übertragen. Wann und ob das jemals stattfinden wird, ist unklar. Vor allem für Betreiber großer Rechenzentren würden derartige Graphen-Festplatten durchaus Sinn machen.