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Des polymères pour augmenter la densité des disques durs

En recouvrant la surface d'un plateau de disque dur d'une structure en polymères  afin d'isoler les bits les uns des autres, des chercheurs en ont multiplié la capacité de stockage par 5. La technique semble exportable vers l'industrie...

Sur le disque dur repose la synthèse des polymères. Ce matériau peut rapidement s’autoassembler pour constituer des points de moins de 10 nanomètres. Pour améliorer le procédé, les chercheurs appliquent une couche supplémentaire. Cette illustration montre le gain de densité qu'elle apporte (à gauche, With Top Coat) par rapport au cas où cette couche supplémentaire est absente (No Top Coat). © Université du Texas Sur le disque dur repose la synthèse des polymères. Ce matériau peut rapidement s’autoassembler pour constituer des points de moins de 10 nanomètres. Pour améliorer le procédé, les chercheurs appliquent une couche supplémentaire. Cette illustration montre le gain de densité qu'elle apporte (à gauche, With Top Coat) par rapport au cas où cette couche supplémentaire est absente (No Top Coat). © Université du Texas

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Non, le disque dur n’est pas encore sur le déclin face au développement des différentes formes de stockage sur puces. Il lui reste un atout principal : sa capacité de stockage importante. De nombreux chercheurs, associés aux grands constructeurs de disques durs, étudient des méthodes pour augmenter la densité, donc la capacité de stockage et les performances. Certains parient sur des matériaux comme le graphène, d'autres optent pour le laser pour accélérer les débits, quand un constructeur a choisi de gonfler les disques à l'hélium pour réduire à néant les frottements et augmenter le débit.

Mais voilà : au niveau de la densité, les constructeurs atteignent des limites physiques. Sur les disques durs, les bits (0 et 1) sont matérialisés par des zones de petite taille différemment magnétisées. Lorsqu’on augmente la densité, ces zones sont rapprochées. Si les distances entre elles deviennent trop petites, des interférences magnétiques apparaissent, engendrant des pertes de données. On atteint alors la limite de densité.

C’est pour cette raison que la taille des disques durs augmente beaucoup moins aujourd’hui qu’il y a quelques années. On trouve certes des disques offrant une capacité de 4 téraoctets (To), mais rien au-delà.

Pour aller plus loin, une autre méthode a été mise au point. Baptisée Perpendicular Magnetic Recording (PMR), elle consiste à enregistrer les bits sur deux couches et en les positionnant verticalement pour optimiser l’espace. Elle permet de passer à 125 gigaoctets (Go) de densité par pouce carré. Mais pas davantage, toujours à cause de ces problèmes d’interférence en raison du rapprochement excessif des zones aimantées.

De gauche à droite, le professeur Chris Ellison, le chercheur Leon Dean et le professeur de chimie Grant Willson ont cosigné un article qui présente leur amélioration du procédé de polymérisation. Procédé qui permet de multiplier par 5 la densité d’un disque dur. © université du Texas
De gauche à droite, le professeur Chris Ellison, le chercheur Leon Dean et le professeur de chimie Grant Willson ont cosigné un article qui présente leur amélioration du procédé de polymérisation. Procédé qui permet de multiplier par 5 la densité d’un disque dur. © université du Texas

Comment multiplier par 5 la densité de stockage d'un disque dur

Des chercheurs de l’université du Texas ont peut-être trouvé une solution prometteuse. Ils ont eu l’audace de rapprocher encore plus les bits, multipliant par 5 la densité de données. Tout se passe à l’échelle nanométrique. Les scientifiques ont exploité une technique déjà mise au point par des chercheurs de l’université du Wisconsin et du MIT. Pour que les bits ne se perturbent pas entre eux, il faut les entourer d’un isolant. Pour cela, ils ont créé une couche composée de polymères. Dès qu’elles sont chauffées, ces molécules se réorganisent en un motif régulier, s’installant dans des rainures gravées sur la surface du disque pour former une structure en relief.

En employant cette technique, les bits de données peuvent dépasser leur limite de rapprochement sans subir d'interférences. Les chercheurs sont dans un premier temps parvenus à doubler la densité sans perte de données. Pas suffisant pour l'équipe de l’université du Texas, qui, toujours avec cette technique d’autoassemblage de polymères, a poursuivi ses expérimentations en rapprochant encore plus les points qui correspondent aux bits.

Autoassemblage de polymères en 30 secondes

L'équipe a ajouté une couche de finition qui contraint les polymères à s’orienter plus précisément lors de l’opération d’autoassemblage. Avec ce procédé, ils parviennent à multiplier la densité par 5.

Cette astuce entrera-t-elle dans les usines de fabrication de disques durs ? Bien souvent, de tels concepts ne franchissent pas les portes du laboratoire, butant sur les exigences de la production en série. Les chercheurs texans sont confiants, arguant que ce traitement est rapide. Alors qu'ils s'attendaient à une durée de 48 heures pour que l'assemblage des polymères se mette en place, cette opération s'est déroulée en seulement trente secondes. « Je ne suis même pas sûr de savoir comment il est possible de le faire aussi vite », avoue l’un des chercheurs, le professeur Grant Willson. L’équipe travaille actuellement avec Hitachi Global Storage Technologies afin d’adapter cette technologie et pourquoi pas l’employer dans un processus de fabrication industriel.


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