"En utilisant des méthodes d'imagerie avancées, nous avons caractérisé les rubans en détail en trouvant qu'ils sont extrêmement plats, cristallin et exceptionnellement flexible. La plupart n'ont qu'une seule couche d'atomes d'épaisseur mais où le ruban est formé de plus d'une couche de phosphorène, nous avons trouvé des étapes transparentes entre les couches 1-2-3-4 où le ruban se sépare. Cela n'a jamais été vu auparavant et chaque couche devrait avoir des propriétés électroniques distinctes, " a expliqué le premier auteur, Mitch Watts (UCL Physique &Astronomie).

Alors que les nanorubans ont été fabriqués à partir de plusieurs matériaux tels que le graphène, les nanorubans de phosphorène produits ici ont une plus grande gamme de largeurs, hauteurs, longueurs et rapports d'aspect. De plus, ils peuvent être produits à grande échelle dans un liquide qui pourrait ensuite être utilisé pour les appliquer en volume à faible coût pour les applications.

L'équipe dit que les domaines d'application prévus incluent les batteries, cellules solaires, dispositifs thermoélectriques pour convertir la chaleur perdue en électricité, photocatalyse, nanoélectronique et en informatique quantique. Quoi de plus, l'émergence d'effets exotiques dont un nouveau magnétisme, des ondes de densité de spin et des états topologiques ont également été prédits.

Les nanorubans sont formés en mélangeant du phosphore noir avec des ions lithium dissous dans de l'ammoniac liquide à -50 degrés C. Après vingt-quatre heures, l'ammoniac est éliminé et remplacé par un solvant organique qui forme une solution de nanorubans de tailles mixtes.

"Nous essayions de fabriquer des feuilles de phosphorène, nous avons donc été très surpris de découvrir que nous avions fabriqué des rubans. Pour que les nanorubans aient des propriétés bien définies, leurs largeurs doivent être uniformes sur toute leur longueur, et nous avons trouvé que c'était exactement le cas pour nos rubans, " a déclaré le Dr Howard.

"En même temps qu'on découvrait les rubans, nos propres outils de caractérisation de leurs morphologies évoluaient rapidement. Le microscope à force atomique à grande vitesse que nous avons construit à l'Université de Bristol a les capacités uniques de cartographier les caractéristiques nanométriques des rubans sur leurs longueurs macroscopiques, " a expliqué le co-auteur Dr Loren Picco (VCU Physics).

"Nous pourrions également évaluer la gamme de longueurs, largeurs et épaisseurs produites dans les moindres détails par l'imagerie de plusieurs centaines de rubans sur de grandes surfaces."

Tout en poursuivant l'étude des propriétés fondamentales des nanorubans, l'équipe entend également explorer leur utilisation dans le stockage d'énergie, le transport électronique et les dispositifs thermoélectriques grâce à de nouvelles collaborations mondiales et en travaillant avec des équipes d'experts à travers l'UCL.