جرمانيوم

زرنيخ → جرمانيوم ← غاليوم Si ↑ Ge ↓ Sn 32Ge
المظهر
أبيض رمادي
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز	جرمانيوم، 32، Ge
تصنيف العنصر	شبه فلز
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	14، 4، p
الكتلة الذرية	72.64 غ·مول−1
توزيع إلكتروني	Ar]; 3d10 4s2 4p2]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ	2, 8, 18, 4 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور	صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة)	5.323 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار	5.60 غ·سم−3
نقطة الانصهار	1211.40 ك، 938.25 °س، 1720.85 °ف
نقطة الغليان	3106 ك، 2833 °س، 5131 °ف
حرارة الانصهار	36.94 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر	334 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (عند 25 °س)	23.222 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو عند د.ح. (كلفن) 1644 1814 2023 2287 2633 3104
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة	4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4 أكاسيده تذبذب)
الكهرسلبية	2.01 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين	الأول: 762 كيلوجول·مول−1
	الثاني: 1537.5 كيلوجول·مول−1
	الثالث: 3302.1 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري	122 بيكومتر
نصف قطر تساهمي	122 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس	211 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية	بنية الألماس المكعّبة
المغناطيسية	مغناطيسية معاكسة
مقاومة كهربائية	1 أوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية	60.2 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري	6.0 ميكرومتر/(م·كلفن)
سرعة الصوت (سلك رفيع)	5400 متر/ثانية (20 °س)
معامل يونغ	103 غيغاباسكال
معامل القص	41 غيغاباسكال
معامل الحجم	75 غيغاباسكال
نسبة بواسون	0.26
صلادة موس	6.0
رقم CAS	7440-56-4
طاقة فجوة النطاق عند 300 كلفن	0.67 eV
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر الجرمانيوم
النظائر الوفرة الطبيعية عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال MeV ناتج الاضمحلال 68Ge مصطنع 270.8 يوم ε - 68Ga 70Ge 21.23% 70Ge هو نظير مستقر وله 38 نيوترون 71Ge مصطنع 11.26 يوم ε - 71Ga 72Ge 27.66% 72Ge هو نظير مستقر وله 40 نيوترون 73Ge 7.73% 73Ge هو نظير مستقر وله 41 نيوترون 74Ge 35.94% 74Ge هو نظير مستقر وله 42 نيوترون 76Ge 7.44% 1.78×1021 سنة β−β− - 76Se

الجرمانيوم عنصرٌ كيميائي رمزه Ge وعدده الذرّي 32، ويقع في المرتبة الثالثة ضمن عناصر المجموعة الرابعة عشرة في الجدول الدوري، والمعروفة باسم «مجموعة الكربون». يصنّف الجرمانيوم كيميائياً ضمن أشباه الفلزات.

يوجد الجرمانيوم في الظروف القياسية من الضغط ودرجة الحرارة على هيئة صلب هش ذي لون لامع بين الأبيض والرمادي، وهو يشبه السيليكون في منظره وخواصه. لا يوجد عنصر الجرمانيوم بشكله الحر في الطبيعة، ولكن يوجد غالباً مرتبطاً مع الأكسجين في مركبات مختلفة. من النادر العثور على تراكيز مرتفعة من خامات الجرمانيوم؛ فهو يقع حوالي المرتبة الخمسين بالنسبة للوفرة الطبيعية للعناصر الكيميائية في القشرة الأرضية.

اكتشف هذا العنصر في أواخر القرن التاسع عشر، وكان ضمن العناصر التي توقعها ديميتري مندلييف، وأطلق عليه اصطلاحاً اسم «إيكاسيليكون»؛ إلى أن تمكن الكيميائي كليمنس فنكلر من اكتشاف هذا العنصر، والذي أسماه بالجرمانيوم نسبة إلى موطنه ألمانيا. يستخرج الجرمانيوم أثناء معالجة خام السفاليريت، الخام الرئيس للزنك؛ بالإضافة إلى استحصاله من خامات الفضة والرصاص والنحاس. يستخدم الجرمانيوم بشكل واسع في صناعة أشباه الموصلات، وخاصة في صناعة الترانزستورات والمكونات الإلكترونية المختلفة. كما يستخدم حالياً في صناعة الألياف البصرية والخلايا الشمسية والثنائيات الباعثة للضوء. لا يوجد دور حيوي معروف للجرمانيوم بالنسبة للإنسان.

التاريخ وأصل التسمية

صورة من جدول مندلييف الدوري تعود إلى سنة 1869، وفيه يبدو المكان المتوقع للعنصر الذي أسماه إيكاسيليكون.

كليمنس فنكلر مكتشف عنصر الجرمانيوم

كان هذا العنصر ضمن العناصر التي توقّعها ديميتري مندلييف في سنة 1869، وأطلق حينها عليه التسمية المؤقّتة إيكاسيليكون نظراً لموقعه في الجدول الدوري في مجموعة الكربون تحت عنصر السيليكون وفوق عنصر القصدير. كما خمن أن تكون الكتلة الذرية النسبية لهذا العنصر 70، وهي قريبة من القيمة الفعلية (72).

عينات من مركبات الجرمانيوم التي حضرها فنكلر بعد اكتشافه للعنصر.

في سنة 1885 اكتشف معدن جديد في منجم في مدينة فرايبرغ الألمانية، والذي أطلق عليه اسم آرجيروديت . وُكّل الكيميائي كليمنس فنكلر العامل في جامعة فرايبيرغ التكنولوجية بتحليل هذا المعدن، والذي تبين أنه مكون من الفضة والكبريت، بالإضافة إلى وجود عنصر جديد. لم يتمكن فنكلر في البداية من عزله، وبعد محاولات كثيفة استمرت عدة أشهر، تمكن فنكلر في سنة 1886 من عزل كبريتيد أبيض، والذي أدى اختزاله إلى الحصول على العنصر الجديد. نظراً لشبهه بالإثمد (الأنتيموان) ، ظن فنكلر بشكل أولي أن العنصر الجديد قد يكون إيكاأنتيموان ، إلا أن بعد التحقق وجد أنه عنصر إيكاسيليكون بالفعل. قرر فنكلر، قبل أن يقوم بنشر نتائج أبحاثه عن العنصر الجديد، بأن يسميه نبتونيوم ، وذلك لأن كوكب نبتون، المكتشف حديثاً حينها في سنة 1846، كان قد مر بشكل مشابه بتخمينات رياضية تنبات بوجوده قبل اكتشافه أيضاً. إلا أن تسمية نبتونيوم كانت محجوزة لتسمية عنصر محتمل في ذلك الوقت. عوضاً عن ذلك، أطلق فنكلر على العنصر الجديد اسم «جرمانيوم»، نسبةً إلى وطنه الأم ألمانيا. بعد استخراج كميات كافية من معدن الآرجيروديت، قام فنكلر بدراسة الخواص الكيميائية لهذا العنصر مؤكداً الكثير من توقعات مندلييف المسبقة؛ كما تمكن أيضاً من تحضير العديد من المركبات الكيميائية لهذا العنصر.

الخاصة	إيكاسيليكون متوقعة	الجرمانيوم محددة
الكتلة الذرية	72.64	72.63
الكثافة (غ/سم3)	5.5	5.35
نقطة الانصهار (°س)	مرتفعة	947
اللون	رمادي	رمادي
نمط الأكسيد	ثنائي أكسيد حراري	ثنائي أكسيد حراري
كثافة الأكسيد (غ/سم3)	4.7	4.7
خواص الأكسيد الكيميائية	قاعدي ضعيف	قاعدي ضعيف
نقطة غليان الكلوريد (°س)	دون 100	86 (GeCl4)
كثافة الكلوريد (غ/سم3)	1.9	1.9

حتى أواخر ثلاثينيات القرن العشرين، كان يعتقد أن الجرمانيوم فلز سيء الموصلية؛ إلا أن استخداماته المهمة بدأت بالتزايد بشكل تدريجي، إذ في الحرب العالمية الثانية استخدم الجرمانيوم على نطاق صغير في الأجهزة الإلكترونية، وخاصة ثنائيات المساري . وكان أول تطبيق رئيسي له دخوله في تركيب ثنائي مساري شوتكي المستخدم في أجهزة الرادار أثناء الحرب. إلا أن أهميته الاقتصادية ازدادت بشكل كبير بعد الحرب، عندما اكتشفت خواصه شبه الموصلة، إذ قبل سنة 1945 كانت الكميات المنتجة من الجرمانيوم لا تتجاوز بضعة مئات من الكيلوغرامات سنوياً، والتي كانت تنتج في مصاهر الفلزات ؛ ولكن بالمقابل بلغ الإنتاج السنوي من الجرمانيوم نهاية خمسينيات القرن العشرين قرابة 40 مليون طن.

كانت الأشكال الأولى من الترانزستور معتمدة بشكل كامل على الجرمانيوم؛ وأدى ذلك التطوير إلى فتح الباب على مصراعيه لتطبيقات غير منتهية لإلكترونيات الجوامد . استحصلت الأشكال الأولى من سبائك السيليكون والجرمانيوم في أواسط الخمسينيات؛ وحتى أوائل سبعينيات القرن العشرين كان هناك طلب متزايد على الجرمانيوم في صناعة أشباه الموصلات، إلى أن حل السيليكون مرتفع النقاوة محل الجرمانيوم في المكونات الإلكترونية مثل الترانزستورات وثنائيات المساري والمقوّمات .

الوفرة الطبيعية

معدن الرينيريت

يتشكل الجرمانيوم في الكون من تفاعلات الانصهار النجمي ، وغالباً وفق عملية التقاط النيوترون البطيئة في مناطق العماليق المقاربة . وقد برهن على وجود الجرمانيوم في الغلاف الجوي لكوكب المشتري؛ وكذلك في عدد من النجوم سحيقة البعد في الكون.

يأتي الجرمانيوم حوالي المرتبة الخمسين بين العناصر في القشرة الأرضية، وتبلغ الوفرة الطبيعية له فيها قرابة 1.6 جزء في المليون . هناك بضعة معادن فقط حاوية على كميات معتبرة من الجرمانيوم، مثل: الآرجيروديت والبريارتيت والجرمانيت والرينيريت والسفاليريت .

الاستخراج

من النادر العثور على كميات كبيرة مجدية للاستخراج من معادن الجرمانيوم. بالمقابل؛ يمكن العثور على كميات كافية من الجرمانيوم في بعض توضعات خامات الزنك أو النحاس أو الرصاص، بحيث تكون عملية الاستخراج مجدية اقتصادياً. في حالات خاصة، قد تحدث عمليات تخصيب طبيعية تؤدي إلى إثراء الخامات بالجرمانيوم في مناجم الفحم، وتلك ظاهرة اكتشفها فكتور غولدشميت أثناء قيامه بعمليات مسح عن توضعات الجرمانيوم الجيولوجية. وردت تقارير عن العثور على كميات معتبرة من الجرمانيوم في مناجم في مقاطعة نورثمبرلاند الإنجليزية؛ وكذلك بالقرب من مدينة شيلينهوت في منطقة منغوليا الداخلية في الصين.

الإنتاج

أنتج في سنة 2011 حوالي 118 طن من الجرمانيوم عالمياً، كانت للصين الحصة الأكبر منه (80 طن)، ثم روسيا (5 طن)، ثم الولايات المتحدة (3 طن). بينت دراسة أن كمية تقارب 10 آلاف طن على الأقل من الجرمانيوم قابلة للاستخراج من احتياطات الزنك، خاصة من توضعات الكربونات المستضيفة لخامات الزنك والرصاص.، في حين أن حوالي 112 ألف طن موجود في احتياطات الفحم في العالم. من جهة أخرى، بلغت كمية الجرمانيوم المستحصلة من إعادة التدوير نسبة 35%.

يستحصل على الجرمانيوم على هيئة ناتج ثانوي أثناء معالجة السفاليريت خام الزنك، حيث يركز بنسبة تصل إلى 0.3%؛ وخاصة من التوضعات الجيولوجية الغنية بفلزات الزنك والرصاص والنحاس والباريوم. هناك مصدر آخر للجرمانيوم، وهو من الرماد المتطاير من مداخن محطات الطاقة العاملة على الفحم الحاوي على الجرمانيوم؛ وهذا الأسلوب من استحصال الجرمانيوم مستخدم بشكل واسع في روسيا والصين. تقع توضعات الجرمانيوم الجيولوجية من الفحم الحاوي على الجرمانيوم في روسيا في حزيرة سخالين في أقصى الشرق؛ في حين أن توضعات الصين المناظرة توجد في مناجم الفحم البني (الليغنيت) في مقاطعة يونان ، وكذلك في منطقة منغوليا الداخلية.

يوجد الجرمانيوم المستخرج من الخامات على هيئة كبريتيد، والذي يؤكسد بأكسجين الهواء إلى الأكسيد الموافق بعملية تحميص :

${\ce {GeS2 + 3 O2 -> GeO2 + 2 SO2}}$

يبقى بعض من الجرمانيوم في الغبار؛ في حين أن المتبقي يتحول إلى جرمانات ، ثم يخضع مع الزنك إلى عملية تصويل بواسطة حمض الكبريتيك. بعد إجراء عملية تعديل للوسط، يبقى الزنك في المحلول، في حين يترسب الجرمانيوم والفلزات المرافقة في الخامة. يزال الزنك وفق عملية فيلز ، أما الراسب فيعالج مع غاز الكلور أو حمض الهيدروكلوريك حيث ينتج كلوريد الجرمانيوم الرباعي (رباعي كلوريد الجرمانيوم):

${\ce {GeO2 + 4 HCl -> GeCl4 + 2 H2O}}$

${\ce {GeO2 + 2 Cl2 -> GeCl4 + O2}}$

يخضع رباعي كلوريد الجرمانيوم بعد ذلك إما لعملية حلمهة إلى الأكسيد (GeO₂)، أو ينقى بعملية تقطير بالتجزئة ثم يحلمه لاحقاً. بذلك يستحصل على ثنائي أكسيد الجرمانيوم، وتعتمد الخطوة اللاحقة على درجة نقاوة الأكسيد، فمن أجل صناعة أشباه الموصلات، يجب أن يكون الجرمانيوم مرتفع النقاوة، لذلك تجرى عملية الاختزال للمادة الأولية النقية بالهيدروجين:

${\ce {GeO2 + 2 H2 -> Ge + 2 H2O}}$

أما الجرمانيوم المستخدم في صناعة السبائك والعمليات الصناعية الأخرى، فغالباً ما تجرى عملية الاختزال باستخدام الكربون:

${\ce {GeO2 + C -> Ge + CO2}}$

النظائر

لعنصر الجرمانيوم خمسة نظائر طبيعية، وهي: جرمانيوم-70 ⁷⁰Ge، وجرمانيوم-72 ⁷²Ge، وجرمانيوم-73 ⁷³Ge، وجرمانيوم-74 ⁷⁴Ge، وجرمانيوم-76 ⁷⁶Ge. يعد النظير ⁷⁴Ge أكثر نظائر الجرمانيوم انتشاراً، فالوفرة الطبيعية له مقدارها حوالي 36%؛ بالمقابل، فإن النظير ⁷⁶Ge أقلها وفرة بنسبة 7%. للنظير الأخير المذكور جرمانيوم-76 ⁷⁶Ge نشاط إشعاعي طفيف، إذ يضمحل وفق اضمحلال بيتا المضاعف بعمر نصف مقداره 1.78×10²¹ سنة. يؤدي قذف النظير ⁷²Ge بجسيمات ألفا إلى الحصول على نظير السيلينيوم ⁷⁷Se، وتحرر هذه العملية إلكترونات مرتفعة الطاقة؛ ولهذا السبب فإنه يستخدم إلى جانب الرادون من أجل البطاريات الذرية .

هناك 27 نظيراً مشعاً للجرمانيوم على الأقل، وتتراوح كتلها الذرية من 58 إلى 89؛ أكثرها استقراراً النظير ⁶⁸Ge، والذي يضمحل وفق عملية التقاط إلكترون بعمر نصف يقارب 271 يوماً؛ أما أقلها استقراراً هو النظير ⁶⁰Ge بعمر نصف مقداره 30 ملي ثانية. تضمحل أغلب نظائر الجرمانيوم المشعة وفق اضمحلال بيتا ؛ في حين أن النظيرين ⁸⁴Ge و⁸⁷Ge يضمحلان وفق عملية انبعاث البوزيترون وكذلك وفق انبعاث النيوترون .

الخواص الفيزيائية

عنصر الجرمانيوم

يوجد الجرمانيوم في الظروف القياسية من الضغط ودرجة الحرارة على هيئة مادة صلبة شبيهة بالفلزات وذات لون أبيض فضّي. يدعى هذا الشكل المتآصل باسم الشكل ألفا (α)، وله بريق فلزّي وبنية تشبه بنية الألماس المكعّبة . وعند ضغوط تفوق 120  كيلوبار، يصبح الجرمانيوم على الشكل بيتّا (β)، والذي لخ بنية مشابهة لبنية الشكل بيتا للقصدير. ينتمي الجرمانيوم إلى عدد قليل من العناصر (السيليكون والغاليوم والبزموت والإثمد) والتي تتمدد عند تصلبها، أي عندما تتجمد من حالتها المصهورة فإن كثافتها تزداد مثل الماء.

إن الجرمانيوم من المواد شبه موصلة ، وله فجوة نطاق غير مباشرة مثل السيليكون البلوري. مكنت تقنيات الصهر النطاقي من إنتاج الجرمانيوم البلوري من أجل تطبيقات أشباه الموصلات وذلك بنقاوة مرتفعة جداً، مما يجعله واحداً من أنقى المواد المنتجة. وجد أيضاً أن لسبيكة من سبائك الجرمانيوم (مع اليورانيوم والروديوم) موصلية فائقة بوجود حقل مغناطيسي قوي للغاية.

يخضع الجرمانيوم النقي عند تطبيق جهد ميكانيكي إلى عملية تغير في المواقع في البنية البلورية، مما يؤدي إلى انبثاق زوائد طويلة على هيئة براغي ، والتي يشار إليها أيضاً باسم شعيرات الجرمانيوم . كانت هذه الظاهرة أحد الأسباب الرئيسية لفشل ثنائيات المساري والترانزستورات القديمة المصنوعة من الجرمانيوم، لأن تلك الشعيرات كانت تؤدي إلى حدوث دائرة قصر .

الخواص الكيميائية

ينتمي الجرمانيوم كيميائياً إلى مجموعة عناصر أشباه الفلزات؛ وهو لا يتأكسد بأكسجين الهواء عند درجة حرارة الغرفة. إنما يتأكسد عنصر الجرمانيوم ببطء في الهواء عند التسخين إلى درجات حرارة تتجاوز 250 °س، مشكلاً بذلك ثنائي أكسيد الجرمانيوم GeO₂. لا ينحل الجرمانيوم عند إلقائه في الأحماض الممددة وكذلك في المحاليل القلوية الممددة، لكنه يذوب ببطء في الأحماض المركزة الساخنة، مثل حمض الكبريتيك أو حمض النتريك؛ كما يتفاعل بعنف مع مصهور هيدروكسيدات الفلزات القلوية ليعطي مركبات الجرمانات الموافقة.

غالباً ما يوجد الجرمانيوم في حالة الأكسدة الرباعية +4 في مركباته الكيميائية، بالرغم مع ذلك، فإنه توجد بعض المركبات في حالة الأكسدة الثنائية +2. أما حالات الأكسدة المتبقية (مثل +3 أو+1)، فهي نادرة جداً. يمكن العثور على أنيونات الجرمانيوم متعددة الذرات من نمط زنتل في الأنواع الكيميائية ₄²⁻Ge أو ₉⁴⁻Ge أو ₉²⁻Ge أو ⁶⁻[₂(Ge₉)]؛ والتي يمكن استحصالها من السبائك الحاوية على الفلزات القلوية والجرمانيوم في الأمونيا السائلة بوجود ثنائي أمين الإيثيلين أو كريبتاند .

المركبات الكيميائية

الأكاسيد

هناك أكسيدان معروفان للجرمانيوم؛ الأول هو أكسيد الجرمانيوم الرباعي GeO₂ (المعروف أيضاً باسم ثنائي أكسيد الجرمانيوم)؛ أما الآخر فهو أكسيد الجرمانيوم الثنائي GeO (المعروف أيضاً باسم أحادي أكسيد الجرمانيوم). يوجد ثنائي أكسيد الجرمانيوم GeO₂ على هيئة مسحوق بلوري أبيض، وهو ضعيف الانحلال بالماء، ويستحصل من تحميص كبريتيد الجرمانيوم الرباعي (ثنائي كبريتيد الجرمانيوم) GeS₂. يؤدي تفاعل ثنائي الأكسيد مع القلويات إلى الحصول على مركبات الجرمانات. من ناحية أخرى، يستحصل على أحادي أكسيد الجرمانيوم من تسخين ثنائي أكسيد الجرمانيوم مع عنصر الجرمانيوم عند درجات حرارة مرتفعة. يتميز الزجاج المصنوع من أكسيد الجرمانيوم والجرمانات بأنها تمتلك قيمة قرينة انكسار (معامل انكسار ) مرتفعة في الضوء المرئي، لكنها شفافة بالنسبة للأشعة تحت الحمراء .

الدور الحيوي

وقد اكتسب الجرمانيوم شعبية في السنوات الأخيرة لقدرتها على تحسين سمعته الطيبة على وظيفة نظام المناعة لدى مرضى السرطان. وهي متاحة في الولايات المتحدة كملحق صفة الغذائية في كبسولات أو أقراص عن طريق الفم، وكحل أدنى يمكن حقنه. وفي وقت سابق أدت الأشكال غير العضوية، ولا سيما الملح سيترات إلى عدد كبير من حالات الفشل الكلوي، التنكيس الدهني الكبدي والاعتلال العصبي في الأفراد الذين يستخدمون ما سبق على أساس التداوي من الأمراض المزمنة السابقة إلا أن تركيز الجرمانيوم في البلازما والبول لهؤلاء المرضى كان بنسبة كبيرة، أدت إلى وفاة العديد منهم.

الاستخدامات

تم استخدام الجرمانيوم في عدة مجالات من بينها: البصريات، إلكترونيات وفي مجالات أخرى.

في البصريات

A typical single-mode الليف الضؤئي من أكسيد الجرمانيوم سبيكة سيليكا (Item 1).
1.- قلب 8 µm
2.- الكسور 125 µm
3.- المصد 250 µm
4.- الحامي 400 µm

الاستخدامات الرئيسية للجرمانيوم في عام 2007 م، في جميع أنحاء العالم تشير التقديرات إلى أن استعماله بنسبة 35 ٪ لأنظمة الألياف الضوئية والبصريات والأشعة تحت الحمراء تمثل 30 ٪، 15 ٪ للمحفزات البلمرة، و 15 ٪ لتطبيقات الالكترونيات والكهرباء من الطاقة الشمسية. 5 ٪ الباقية تستعمل في استخدامات أخرى مثل فوسفورات والمعادن. الجرمانيوم يستخدم في شبكات الألياف البصرية والاتصالات والأشعة تحت الحمراء لأنظمة الرؤية الليلية. ولاستخدامه في هذه الغاية مثل 85 ٪ من استهلاك الجرمانيوم في جميع أنحاء العالم في عام2000.مما جعله مفيدا بشكل خاص لعدسات الزاوية الواسعة. [57] [58] وفي نهاية عام 2002 صناعة الألياف البصرية مثلت 6 ٪ من استخدام الجرمانيوم السنوية في الولايات المتحدة. والجرمانيوم يستخدم لتغيير الخصائص البصرية، كما هو الحال في أقراص الفيديو الرقمية لإعادة الكتابة فيها. [60] لأن الجرمانيوم شفاف في الأشعة تحت الحمراء ومهم جدا في المواد البصرية بالأشعة تحت الحمراء، والتي تمكن بسهولة من صقل العدسات والنوافذ. وتستخدم بوجه خاص باعتبارها أساس البصريات في كاميرات التصوير الحراري التي تعمل من 8 إلى 14 ميكرون، والذي يمثل مدى الطول الموجي للتصوير الحراري السلبي والساخن في الكشف عن العمليات العسكرية وتطبيقات مكافحة الحرائق. [56] كما أنه يستخدم في المطيافية ومعدات بصرية أخرى التي تتطلب حساسية للكشف عن الأشعة تحت الحمراء. [58]

عن إلكترونيات

والجرمانيوم من أَكثر المواد استخدامًا بوصفه شبه موصل شبه الموصل. وهو شبه موصل جيد لأنّه لا يحتوي على خواص فلزية قوية. ويستخدم الجرمانيوم في صناعة الأَجهزة شبْه الموصلة مثل الصِّمامات الثنائية، وبطاريات الطاقة الشمسية، والترانزستورات.

تستخدم فيها أيضا سبائك السيليكون الجرمانيوم -التي تتحول إلى مادة أشباه الموصلات - في الدوائر المتكاملة العالية السرعة. السيليكون الجرمانيوم جدير بالاستعمال في أجهزة الاتصالات اللاسلكية. كما هو الحال عن رقائق SiGe التي تتميز بسرعة عالية وخصائص مميزة مع التكلفة المنخفضة لهذه التطبيقات، وتقنيات إنتاج راسخة من هذا المعدن.

زرنيخيد الجاليوم الخلية الجرمانيوم

هو بداية ليحل محل عنصر زرنيخيد الغاليوم (الغاليوم). لأن الجرمانيوم وزرنيخيد الغاليوم وثوابت شعرية مشابهة جدا، يمكن أن تستخدم في الخلايا الشمسية. وهناك استخدامات أخرى في مجال الالكترونيات وتشمل فوسفورات مصابيح الفلورسنت. ويعتبر الجرمانيوم القاعدة الصلبة لدولة الثنائيات الباعثة للضوء أي المصابيح. وإلى حد الآن لا تزال تستخدم ترانزستورات الجرمانيوم في بعض دواسات الآثار من قبل الموسيقيين الذين يرغبون في استنساخ الطابع المميز للدرجة اللونية.

استخدامات أخرى الجرمانيوم

يمكن استخدامه في أحد كاشفات الكريستال بالضبط لتحديد مصادر الإشعاع، على سبيل المثال في أمن المطارات. الجرمانيوم معدن مفيد لحيود الأشعة السينية. وللكشف عن طيف أشعة غاما والبحث عن المادة المظلمة.

طالع أيضاً

• جرمانيت

الهوامش

ملحوظات

مصطلحات