Des chercheurs de Nano-Meta Technologies Inc. (NMTI) dans le Purdue Research Park ont ​​montré comment surmonter les principales limitations d'un matériau qui pourrait permettre à l'industrie du stockage magnétique d'atteindre des densités d'enregistrement de données bien au-delà des ordinateurs d'aujourd'hui.

La nouvelle technologie pourrait permettre d'enregistrer des données à une échelle sans précédent à l'aide de minuscules "nanoantennes" et d'augmenter de 10 à 100 fois la quantité de données pouvant être stockée sur un disque magnétique standard.

La stratégie technologique de l'industrie du stockage, appelé enregistrement magnétique assisté par la chaleur (HAMR), repose sur la conception de la nanoantenne, ou transducteur de champ proche (NFT), dit Urcan Guler, scientifique en chef chez Nano-Meta Technologies.

HAMR exploite la « plasmonique, " une technologie qui utilise des nuages ​​d'électrons appelés plasmons de surface pour manipuler et contrôler la lumière. Cependant, certains des NFT plasmoniques en cours de développement reposent sur l'utilisation de métaux tels que l'or et l'argent, qui ne sont pas mécaniquement robustes et présentent un défi dans la fabrication et la fiabilité à long terme de la tête d'enregistrement HAMR.

Des chercheurs de Nano-Meta Technologies et de l'Université Purdue travaillent à remplacer l'or par du nitrure de titane. Le matériau offre une résistance et une durabilité élevées à haute température, et son utilisation comme nanoantenne ouvre la voie aux systèmes d'enregistrement de nouvelle génération, dit Vladimir M. Shalaev, directeur scientifique de la nanophotonique au Birck Nanotechnology Center de Purdue et éminent professeur de génie électrique et informatique.

Les chercheurs ont modifié les propriétés physiques du nitrure de titane, l'adapter pour HAMR.

Une équipe de Nano-Meta Technologies et Purdue a rédigé un article sur la nécessité de développer de nouveaux matériaux comme alternatives à l'or et à l'argent pour diverses applications plasmoniques, en utilisant HAMR comme exemple. L'article a été publié en ligne ce mois-ci dans la revue Faraday Discussions.

La technologie pourrait permettre de contourner les limites de capacité de stockage sur disque imposées par les matériaux d'enregistrement magnétique conventionnels. Normalement, les lentilles ne peuvent pas focaliser la lumière plus petite que la longueur d'onde de la lumière elle-même, qui fait des centaines de nanomètres de diamètre. Cependant, les nanoantennes permettent de focaliser la lumière dans des points bien plus petits que la longueur d'onde de la lumière, permettant d'augmenter la capacité de stockage du support.

L'industrie a été réticente à adopter le nitrure de titane pour de nouvelles applications plasmoniques potentielles, car la fabrication de nanoantennes à partir de nitrure de titane conventionnel entraîne un "auto-échauffement" excessif par absorption de la lumière laser d'entrée, entraver les performances. Le nitrure de titane commun subit également des réactions d'oxydation à haute température qui dégradent ses propriétés optiques, dit Ernesto Marinero, professeur à l'École de génie des matériaux de Purdue, expert en enregistrement magnétique, il a rejoint l'université après une longue carrière dans l'industrie du stockage.

Pour résoudre les deux problèmes, les chercheurs ont modifié le nitrure de titane pour réduire significativement son absorption intrinsèque de la lumière, ouvrant ainsi la voie pour surmonter le barrage routier auto-échauffant. Par ailleurs, les chercheurs ont également résolu le problème de l'oxydation en protégeant le matériau avec un revêtement ultrafin qui empêche l'oxydation sans affecter les propriétés optiques du matériau.

L'article de Faraday Discussions a été rédigé par Guler; Alexandre Kildishev, professeur agrégé de recherche en génie électrique et informatique; Alexandra Boltasseva, professeur agrégé de génie électrique et informatique; et Chalaev.

HAMR utilise un laser pour éclairer une nanoantenne, une structure minuscule avec la forme et la taille idéales pour un "couplage optimal de la lumière" afin de produire la taille de spot requise sur le support d'enregistrement. L'antenne couple l'énergie électromagnétique dans un petit spot, créant de la chaleur qui permet à une tête magnétique d'écrire les uns et les zéros requis pour le stockage des données sur un disque en rotation. HAMR permet l'utilisation de matériaux d'enregistrement avec des propriétés magnétiques supérieures pour garantir la stabilité des uns et des zéros à l'échelle nanométrique des futurs lecteurs d'ordinateurs.

Shalaev et Boltasseva ont formé Nano-Meta Technologies Inc. La société se concentre initialement sur trois applications :HAMR; solaire thermophotovoltaïque, dans lequel une couche ultrafine de métamatériaux plasmoniques pourrait considérablement améliorer l'efficacité des cellules solaires ; et une nouvelle approche thérapeutique clinique utilisant des nanoparticules pour le traitement du cancer.

La recherche a été soutenue par la National Science Foundation par le biais d'un prix Small Business Innovation Research décerné à NMTI pour le développement d'un HAMR NFT durable.

"Première phase, qui est un projet de faisabilité, donne des résultats prometteurs et NMTI recherche des partenaires industriels pour le développement de produits, ", a déclaré Guler.