Le flux de chaleur dans les matériaux atomiquement minces est fortement directionnel et les recherches d'A*STAR indiquent maintenant que cette propriété pourrait être utilisée pour améliorer les performances des disques durs informatiques.

Les disques durs stockent des données en utilisant des champs magnétiques pour modifier les propriétés d'une petite section d'un matériau magnétiquement sensible. Diminuer la taille de cette section augmente la capacité du variateur mais augmente également la taille du champ magnétique requis pour la commutation. Par ailleurs, la taille minimale du champ magnétique est limitée par un effet appelé superparamagnétisme, dans laquelle les propriétés magnétiques à l'échelle nanométrique peuvent changer spontanément, perdre toute information stockée.

Une approche pour contourner ces problèmes est l'enregistrement magnétique assisté par la chaleur (HAMR). Cette méthode utilise un faisceau laser pour chauffer le support de stockage à une température à laquelle l'intensité du champ magnétique requise pour l'écriture est plus faible et le superparamagnétisme est moins répandu.

Un inconvénient du HAMR est que le chauffage peut également endommager la couche de surcouche protectrice qui entoure le film magnétique. Ce revêtement doit être le plus fin possible pour permettre à la tête d'écriture magnétique de se rapprocher du film, mais les couches plus minces sont plus sensibles aux changements de température.

Comme solution possible, Shengkai Yu et ses collègues Peng Yu et Weidong Zhou du A*STAR Data Storage Institute ont étudié théoriquement les performances thermiques du graphène; le matériau le plus fin du monde.

Les chercheurs ont étudié le flux de chaleur induit par la lumière laser rouge à différentes profondeurs dans un dispositif HAMR multicouche en graphène (0,335 nanomètre d'épaisseur) sur 12 nanomètres de fer-platine, un matériau magnétique qui se forme naturellement en grains nanométriques. Sous ces matériaux, leur modèle comprenait des couches de nitrure de titane, chrome ruthénium et tantale le tout sur un substrat de verre.

"Nos études de simulation montrent que le revêtement de graphène réduit l'augmentation de la température dans la structure multicouche, par rapport au carbone de type diamant, qui est un matériau de revêtement plus couramment utilisé. Ce n'est pas bon pour les applications HAMR car cela signifie que plus de puissance laser est nécessaire pour chauffer le support, " dit Yu. " Cependant, la résistance entre la surcouche de graphène et la couche sous-jacente peut augmenter la température entre les couches, mais la conductivité thermique du graphène peut réduire l'élévation de température locale dans la surcouche et ainsi éviter la surchauffe."

La prochaine étape pour l'équipe est d'étudier les avantages du graphène pour d'autres matériaux de mémoire magnétique.