Des nanostructures pour augmenter les capacités de stockage des disques durs

Des nanostructures pour augmenter les capacités de stockage des disques durs

Communiqué de presse – Mercredi 26 Octobre 2005 – Des chercheurs du CNRS et de l’Université Paris 7 (1) ont réalisé des réseaux de nanostructures magnétiques aux propriétés inégalées : elles permettraient de stocker 4 000 milliards de bits par centimètre carré, donc de gagner un facteur 200 par rapport aux meilleurs disques durs actuels.

Les points blancs sont des plots de cobalt, de quelques centaines d’atomes chacun, formant un réseau magnétique auto-organisé sur une surface d’or. La hauteur d’un plot correspond à deux atomes. © CNRS-Sylvie Rousset. Cette image est disponible auprès de la photothèque du CNRS ([email protected])

Aujourd’hui, la microélectronique peine à répondre aux besoins incessants de la société en terme de miniaturisation et d’augmentation de la capacité de stockage de l’information. Dans le futur, seule la nanoélectronique en sera capable. Cependant, elle nécessite de maîtriser la matière et ses propriétés physiques (magnétiques, électriques, optiques) à l’échelle du nanomètre. Dans cette perspective, des chercheurs du CNRS et de l’Université Paris 7 (1), en collaboration avec une équipe de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, viennent de démontrer les possibilités offertes par une nouvelle approche : l’auto-assemblage.

En travaillant sous vide et en se plaçant à une température donnée (-143°C), les chercheurs ont déposé des atomes de cobalt (qui se sont condensés à partir d’une phase gazeuse) sur des surfaces d’or cristallines. Les atomes de ces surfaces étant rangés selon un réseau régulier, les plots de quelques centaines d’atomes ainsi obtenus forment eux-mêmes un réseau régulier. Cette technique d’auto-assemblage consiste donc à laisser la nature fabriquer des nanostructures. Elle est également qualifiée de  « bottom-up » (on part du « bas », c’est-à-dire de l’échelle nanométrique, pour obtenir « plus haut » des propriétés intéressantes à l’échelle macroscopique).

Comme les atomes déposés sont magnétiques, on obtient des réseaux de nanostructures qui repoussent les limites de la densité de stockage de l’information, telle qu’elle existe dans les disques durs. Actuellement, l’information est stockée dans une couche mince, constituée de petits grains d’un alliage à base de cobalt. Un bit occupe 1000 grains. Avec les réseaux de nanostructures magnétiques, on pourrait stocker un bit sur un seul grain. La densité des plots, de 4 000 milliards de bits par centimètre carré, représenterait un gain d’un facteur 200 par rapport aux densités d’enregistrement des meilleurs disques durs en démonstration actuellement (ce gain tient compte de l’espace entre les plots et de la taille des grains).

L’uniformité des propriétés magnétiques des plots et les couplages négligeables entre plots voisins permettent d’envisager l’écriture et la lecture d’un bit par plot. En revanche, pour l’instant, ce système ne garde une mémoire de l’information magnétique qu’à -230°C. Au-dessus de cette température, l’agitation thermique fait fluctuer l’aimantation d’un plot, et l’information est perdue. De plus, il faudrait mettre au point les procédés de lecture et l’écriture d’un plot individuel. Les recherches futures sur les propriétés magnétiques de la matière à l’échelle du nanomètre devraient permettre de lever ces verrous technologiques.

Notes :
(1) du Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques (CNRS/ Université Paris 7), en collaboration avec le Laboratoire des nanostructures superficiellles (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne).

Références :
Uniform Magnetic Properties for an Ultrahigh-Density Lattice of Noninteracting Co Nanostructures », N. Weiss, T. Cren, M. Epple, S. Rusponi, G. Baudot, S. Rohart, A. Tejeda, V. Repain, S. Rousset, P. Ohresser, F. Scheurer, P. Bencok, and H. Brune, Phys. Rev. Lett. 95, 157204 (2005)