Germanium は化学元素です。 化学記号はGeです。 原子番号は32です。 クレメンス・ウィンクラーによって発見されました。 光沢のある、硬い、銀白色のメタロイドです。 ゲルマニウムの化学的性質は錫によく似ている。 ゲルマニウムは多くの有機金属化合物を形成する。
生産
2011年に世界で約118トンのゲルマニウムが生産され、主に中国（80トン）、ロシア（5トン）、米国（3トン）で生産されています。 ゲルマニウムは閃亜鉛鉱から副産物として回収され、0.3%程度まで濃縮されており、特に低温の堆積岩質、塊状のZn-Pb-Cu(-Ba)鉱床、炭酸塩を含むZn-Pb鉱床から回収されている。 最近の研究によると、既知の亜鉛埋蔵量、特にミシシッピーバレー型の埋蔵量に少なくとも1万トンの抽出可能なゲルマニウムが含まれており、また石炭埋蔵量には少なくとも11万2000トンが含まれていることが分かっています。 2007 年には、需要の 35% がリサイクルされたゲルマニウムによって満たされました。
主に閃亜鉛鉱から生産されますが、銀鉱、鉛鉱、銅鉱にも含まれています。 また、ゲルマニウムを含む石炭鉱床を燃料とする発電所の飛灰もゲルマニウムの供給源となっています。 ロシアや中国はこれをゲルマニウムの供給源としていました。 ロシアの鉱床はサハリン島の極東、ウラジオストクの北東に位置しています。 中国の鉱床は主に雲南省臨滄付近の褐炭鉱山にあり、石炭は内蒙古自治区西林浩特付近でも採掘されています。
Applications
1. コア 8μm
2. クラッド 125μm
3. バッファ 250μm
4. ジャケット 400μm
2007年のゲルマニウムの主な最終用途は、世界中で次のように推定されます。 ファイバーオプティクス35%、赤外線オプティクス30%、重合触媒15%、エレクトロニクスおよびソーラーエレクトロニクス用途15%と推定されています。 残りの 5% は、蛍光体、冶金、化学療法などの用途に使われます。
光学
ゲルマニア (GeO2) の注目すべき特性は、その高い屈折率と低い光分散です。 このため、広角カメラレンズや顕微鏡、光ファイバーのコア部分などに特に有用である。 シリカファイバーのドーパントとして、チタニアに代わり、その後の熱処理でファイバーがもろくなるのを解消したのだ。 2002年末時点で、光ファイバー産業は米国で年間使用するゲルマニウムの60％を消費しているが、これは全世界の消費量の10％未満である。 GeSbTe は、書き換え可能な DVD に使用されるような光学特性を持つ相変化材料です。
ゲルマニウムは赤外線波長で透明なので、レンズや窓に容易に切ったり磨いたりできる重要な赤外線光学材料となっています。 特に、パッシブ・サーマルイメージング用の 8 ～ 14 ミクロン領域で動作する赤外線カメラの前面光学部品として、また軍事、モバイル・ナイトビジョン、消防のアプリケーションにおけるホットスポット検出用として使用されています。 また、極めて高感度な赤外線検出器を必要とする赤外線分光器やその他の光学機器にも使用されている。 屈折率が非常に高く（4.0）、反射防止剤でコーティングする必要があります。 特に、屈折率2.0のダイヤモンドライクカーボン（DLC）の非常に硬い特殊反射防止コーティングは相性がよく、多くの環境の酷使に耐えるダイヤモンド硬質の表面を作り出します。
エレクトロニクス
3091シリコン-ゲルマニウム合金は急速に高速集積回路用の半導体材料として重要となってきています。 Si-SiGe接合の特性を利用した回路は、シリコンだけを使った回路よりはるかに高速化できる。 シリコン-ゲルマニウムは、ガリウム砒素（GaAs）に代わって無線通信機器に使われ始めている。 高速特性を持つSiGeチップは、シリコンチップ業界の低コストで確立された生産技術で作ることができる。
ゲルマニウムの主な用途として、ソーラーパネルが挙げられる。 宇宙用高効率多接合太陽電池のウェハーの基板はゲルマニウムです。 自動車のヘッドライトや液晶画面のバックライトに使われる高輝度LEDも重要な用途です。
ゲルマニウムとガリウムヒ素の格子定数は非常に似ているので、ゲルマニウム基板はガリウムヒ素太陽電池の製造に使用することができます。 マーズ・エクスプロレーション・ローバーやいくつかの衛星は、ゲルマニウム上の三接合ガリウム砒素セルを使用しています。
Germanium-on-insulator substrate は、小型化チップにおけるシリコンの代替となる可能性があると見なされています。 エレクトロニクスにおけるその他の用途としては、蛍光灯の蛍光体や固体発光ダイオード (LED) があります。 ゲルマニウムトランジスタは、ロックンロール初期の「ファズトーン」の特徴的な音色を再現したいミュージシャンによって、現在でも一部のエフェクターに使用されており、特にDallas Arbiter Fuzz Faceが有名である。
その他の用途
酸化ゲルマニウムは、ポリエチレンテレフタレート（PET）の生産における重合の触媒にも使用されています。 このポリエステルの高い輝きは、日本で販売されているPETボトルで特に好まれています。
シリカ（SiO2）と二酸化ゲルマニウム（GeO2）は似ているため、ガスクロマトグラフィーのカラムのシリカ固定相をGeO2に置き換えることができます。 たとえば純銀合金では、ファイアスケールの低減、耐変色性の向上、析出硬化の改善などの効果があります。 変色しにくい銀合金（商標 Argentium）には、ゲルマニウムが 1.2% 含まれています。
高純度ゲルマニウム単結晶でできた半導体検出器は、空港警備などで放射線源を正確に識別することができます。 ゲルマニウムは、単結晶中性子散乱や放射光X線回折のビームライン用モノクロメーターに有用です。 反射率が高いので、中性子や高エネルギーX線の用途ではシリコンよりも有利である。 高純度ゲルマニウムの結晶は、ガンマスペクトロスコピーや暗黒物質探索のための検出器に使用されています。 ゲルマニウムの結晶は、リン、塩素、硫黄を測定するためのX線分光器にも使用されています。
ゲルマニウムは、スピントロニクスとスピンベースの量子コンピューティングの応用において重要な材料として台頭してきています。 2010年には室温でのスピン輸送が実証され、最近ではゲルマニウム中のドナー電子スピンが非常に長いコヒーレンス時間を持つことが示された。
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周期表 |
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| H | He | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| K | Ca | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||||||||||||
| Rb | Sr | Y | Zr | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn＜2804>を含む。 | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||
| Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |||||||||
| Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Ut | Fl | Uup | Lv | Uus | Uuo | |||||||||
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子供のための画像
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Dmitri Mendeleev
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クレメンス・ウィンクラーによって準備されたゲルマニウム化合物の試料。 元素の発見者