Un disque dur à laser capable d’écrire 200 Go par seconde

Une vitessevitesse d'écriture des données 200 Go/s ! C'est la prouesse que sont parvenus à réaliser des chercheurs de l'université de York (Angleterre) à partir d'un disque dur à laserlaser.

Depuis leur première apparition chez IBMIBM dans les années 1950, les disques durs ont connu des améliorations constantes et, surtout, un énorme coup d'accélérateur au début des années 1990 après la découverte du phénomène de magnétorésistance géante (ou GMR) par Albert Fert et Peter GrünbergPeter Grünberg, ce qui leur valut d'ailleurs le prix Nobel de physiquephysique en 2007.

Ils fonctionnent cependant toujours à peu près de la même façon. Un plateau circulaire tourne rapidement. Pour écrire les données, une tête génère un champ magnétiquechamp magnétique sur la surface du plateau composé d'un matériaumatériau ferromagnétiqueferromagnétique. Ainsi, écrire consiste à modifier le bit de 0 à 1 en inversant la polarité d'une toute petite zone du plateau.

Les scientifiques de York ont recours à un procédé complètement différent pour l'écriture : un gros coup de chaleurchaleur à l'aide d'une impulsion laser ultrabrève, de seulement 0,1 picosecondepicoseconde (un dix-millième de milliardième de seconde, soit 10^-13 s). L'étude est le fruit d'un partenariat entre des laboratoires issus d'Angleterre, des Pays-Bas, de Russie et de Suisse.

Comment une impulsion laser, par chauffage, peut inverser une polarité magnétique. Avant l'impulsion, les deux composants de l’alliage (fer en bleu et gadolinium en rouge) ont des polarités opposées. Après chauffage, quand le matériau ferromagnétique se refroidit brutalement, la charge est inversée. © Richard Evans, université de York

Un disque dur qui fonctionne à la chaleur

La chaleur - c'est là la nouveauté inattendue - modifie la polarité du métalmétal sur la zone ciblée de manière contrôlée. Dans un premier temps, sous l'effet de la haute température, la zone reste neutre et ne représente pas encore un bit (un 0 ou un 1). C'est lorsqu'elle refroidit que la nouvelle polarité va être adoptée. C'est la première fois que l'on parvient à inverser la polarité d'un métal sans recourir à un champ magnétique et en utilisant la chaleur. Le premier avantage est la vitesse : il ne faut que 5 picosecondes pour que la polarité soit établie. À titre de comparaison, plus d'une nanoseconde est nécessaire pour réaliser la même opération sur un disque dur classique.

Pour y parvenir, tout est dans le choix de l'alliagealliage métallique : les chercheurs ont créé une plaque composée d'un alliage de ferfer et d'un métal très rare, le gadoliniumgadolinium (de la famille des terres raresterres rares), qui a permis d'augmenter considérablement la densité. Ainsi, au lieu du 1 téraoctet par plateau des disques actuels, les disques réalisés à partir de cet alliage pourraient aller jusqu'à 15 To par plateau, soit 10 Go/mm². La vitesse d'écriture atteindrait alors les 200 Go/s.

Alors combien de temps faudra-t-il attendre pour utiliser ces disques durs aux performances si prometteuses ? « Entre cinq et dix ans au minimum » selon l'un des chercheurs, Richard Evans, qui a répondu aux questions de Futura-Sciences. Il ajoute que « les freins à la commercialisation de tels disques ne sont pas ceux que l'on peut croire ». Ainsi, selon lui, « même si le gadolinium qui est utilisé pour le matériau ferromagnétique du plateau est un métal très rare donc très coûteux, sa quantité reste minime. Il serait finalement moins onéreux que les matériaux magnétiques employés pour concevoir les disques durs actuels. Non ! Les soucis proviennent surtout de la miniaturisation des lasers ultrarapides ».

En attendant ce jour, les progrès sur la vitesse d'écriture des disques SSD permettront peut-être d'atteindre des performances similaires...