Le germanium est un métal semi-conducteur gris argenté, dur et cassant, doté de propriétés chimiques stables et n'interagit pas avec l'air à température ambiante. Le germanium métallique et ses composés ont de bonnes propriétés semi-conductrices, d'excellentes propriétés optiques infrarouges et une bonne transmission aux micro-ondes. Selon les données de l'United States Geological Survey (USGS), la structure de la consommation mondiale de germanium représente 30 % dans l'industrie des communications par fibre optique, 20 % dans l'optique infrarouge, 20 % dans le polyéthylène téréphtalate (PET) et 20 % dans l'énergie solaire. et les domaines électroniques. Cela représente 15 % et d'autres domaines tels que la médecine représentent 15 %. Il n’est pas difficile de voir à partir de ces données que le germanium a des applications étendues et importantes dans les domaines des communications par fibre optique, de l’optique infrarouge, des semi-conducteurs, de l’aérospatiale, des cellules solaires, des catalyseurs chimiques et de la biomédecine, et qu’il constitue une ressource stratégique importante.
Petit métal, grandes compétences
Pourquoi le germanium n’a-t-il pas beaucoup de contenu mais a-t-il de nombreux domaines d’application ? Ceci est étroitement lié à la double nature de l’élément germanium.
Bien que le germanium soit un métal, il possède de nombreuses propriétés similaires à celles des non-métaux.
On peut clairement voir dans le tableau périodique des éléments que le germanium est situé sur la ligne de démarcation entre les éléments métalliques et les éléments non métalliques, et que les éléments proches de la ligne de démarcation ont souvent des propriétés à la fois métalliques et non métalliques.
les yeux dans la nuit noire
Le système de navigation et de ciblage infrarouge nocturne à basse altitude a été utilisé pour la première fois à grande échelle dans des combats réels, devenant les « yeux » des avions de combat lors des opérations de nuit, permettant aux soldats de se déplacer aussi librement que pendant la journée dans l'obscurité.
Depuis lors, les armées de divers pays ont commencé à équiper en grande quantité des équipements d’imagerie thermique infrarouge. La fabrication de composants optiques clés tels que les lentilles, les prismes, les fenêtres et les filtres des radars infrarouges, des détecteurs infrarouges, des dispositifs de vision nocturne et des trackers infrarouges est indissociable du germanium.
Dans le domaine civil, les caméras de détection infrarouge haute définition peuvent capturer des images des activités nocturnes d'animaux sauvages rares, aidant ainsi les gens à mieux comprendre et protéger les animaux sauvages et à contribuer à la biodiversité.
De plus, le germanium est également indispensable aux êtres humains pour explorer l’univers dans la vaste étendue de l’espace. Les cellules solaires à base de germanium ont une bonne résistance au rayonnement spatial et aux températures élevées, une efficacité de conversion photoélectrique plus élevée et des coûts de production d'énergie inférieurs, et sont largement utilisées dans les stations spatiales et d'autres domaines. Le germanium est également le composant de la lentille des instruments de suivi infrarouge, les « yeux » des véhicules aérospatiaux.
"Pavé" pour la transmission de l'information
À l’ère d’Internet, tout le monde doit avoir vécu cette expérience. La barre de progression à chargement lent lors du visionnage des actualités énerve les gens, et le décalage lors du visionnage de vidéos fait se gratter la tête. Les problèmes ci-dessus peuvent être résolus par les opérateurs améliorant la bande passante. Si le haut débit est la « voie » de la communication de l'information, alors la fibre optique est la « autoroute » sur la route, et le germanium est le « pavé » de l'autoroute. Le tétrachlorure de germanium peut être utilisé pour fabriquer des préformes de fibres optiques, jouant un rôle de dopage et de conversion photoélectrique. C'est une matière première essentielle pour fabriquer des fibres optiques.
La fibre optique est un conducteur de communication largement utilisé et il n’existe actuellement aucun substitut. Depuis le 21e siècle, le taux de croissance annuel de la demande mondiale de fibres optiques atteint 20 %. En particulier, la demande de communications dans les pays en développement a continué de croître rapidement. Avec le développement de la stratégie chinoise « Chine à large bande », la mise en œuvre du concept « Internet + » et « l'augmentation de la vitesse et la réduction des frais » et d'autres politiques, ainsi que l'arrivée de l'ère de l'Internet de tout 5G, la demande d'optique la fibre continue d’augmenter.
La « pilule magique » pour la longévité
La santé et la longévité sont un sujet de préoccupation pour les hommes depuis l’Antiquité. Le « Shen Nong's Materia Medica » et le « Compendium of Materia Medica » citent tous le Ganoderma lucidum comme l'un des meilleurs médicaments, et c'est un trésor parmi les matières médicinales précieuses. La recherche médicale moderne montre que Ganoderma lucidum contient une variété d'alcaloïdes, dont les principaux composants sont des ions « germanium » et des polysaccharides polymères, qui peuvent renforcer le pouvoir d'auto-guérison et l'immunité du corps et améliorer la santé humaine. De plus, des plantes médicinales chinoises rares telles que le ginseng, le goji et les yeux de hozen, ainsi que des légumes comme l'ail et les pommes de terre, contiennent du germanium biologique. Des tests effectués par des chercheurs chinois ont révélé que le ginseng sauvage âgé de 20- ans contient jusqu'à 400 × 10 de germanium.-6, alors que le ginseng de jardin (cultivé artificiellement) dépasse rarement 50×10-6.
Conseils aimables
Peut-on manger tout ce qui contient du germanium ?
Non.
L'élément germanium est divisé en germanium organique et germanium inorganique. Le germanium inorganique est principalement dérivé du minerai de charbon et de sulfure. Le monocristal de germanium et le cristal de germanate de bismuth (Bi12GeO20) formés après traitement et extraction peuvent être utilisés dans le domaine de l'optique infrarouge. Seul le germanium qui existe sous forme de sels organiques est appelé germanium organique et est bénéfique pour le corps humain. Le germanium organique peut être divisé en synthétique et naturel pur. Le premier germanium organique, le tétraéthylgermanium, a été synthétisé en 1887. Jusqu'à présent, plus de 200 types de germanium organique ont été synthétisés. Parmi eux, le plus important est qu'en 1967, le médecin japonais Kazuhiko Asai et d'autres ont synthétisé de l'oxyde de germanium organique hydrosoluble Ge-132 (nom scientifique : -carboxyéthyl germanium sesquioxyde). Il peut inciter l'organisme à produire de l'interféron gamma et induire la transformation de macrophages « endormis » en macrophages antitumoraux, induisant ainsi une activité anticancéreuse de l'interféron. Depuis, le germanium organique commence à montrer ses talents dans les domaines pharmaceutique, des produits de santé et des cosmétiques.
À l'heure actuelle, le germanium organique est utilisé en clinique pour traiter divers cancers, la polyarthrite rhumatoïde, la cataracte, l'hypertension et d'autres symptômes. La communauté médicale a salué le germanium organique comme le « germanium sauveur » de l’humanité du 21e siècle.