Germanium Ge

Découverte

En 1871, Mendeleïev décrivit un élément manquant sous le silicium, l'« éka-silicium », en prévoyant une masse atomique voisine de 72, une densité d'environ 5,5 et un solide gris à point de fusion élevé.

En 1886, Clemens Winkler, à l'Académie des mines de Freiberg, en Saxe, analysa un minéral récemment découvert, l'argyrodite. Ses résultats totalisaient toujours quelques pour cent de moins que 100, et il soupçonna un constituant inconnu. Au prix de séparations minutieuses, il l'isola. Sa masse atomique se révéla être d'environ 72,6 et sa densité d'environ 5,32, une concordance frappante avec la prédiction.

Le germanium devint une vedette de l'électronique au milieu du XXe siècle. En 1947, John Bardeen et Walter Brattain, aux Bell Labs, construisirent le transistor à pointes sur un cristal de germanium. Le silicium prit ensuite le relais, car il est plus facile à traiter et forme une couche d'oxyde stable, mais le germanium reste le matériau qui a lancé l'ère des semi-conducteurs.

Origine du nom

Winkler nomma l'élément d'après Germania, le nom latin de l'Allemagne, et le symbole Ge vient du même mot.

Principales utilisations

• Fibre optique : le dioxyde de germanium ajouté au cœur de la fibre en élève l'indice de réfraction, si bien que la lumière reste piégée dans le cœur sur de longues distances.
• Optique infrarouge : le germanium est opaque à la lumière visible mais transparent à une grande partie de l'infrarouge ; il sert donc aux lentilles et hublots d'imagerie thermique.
• Puces silicium–germanium (SiGe) : elles améliorent la vitesse des circuits haute fréquence et de communication.
• Détecteurs de rayonnement : les cristaux de germanium de haute pureté mesurent l'énergie des rayons gamma avec une précision exceptionnelle.
• Catalyse : le dioxyde de germanium est utilisé comme catalyseur de polymérisation du plastique PET.

Isotopes

Le germanium naturel compte cinq isotopes. Les germanium 70, 72, 73 et 74 sont stables, et le germanium 76 est techniquement radioactif mais se désintègre par double désintégration bêta avec une demi-vie bien plus longue que l'âge de l'univers. Le germanium 74 est le plus abondant. Le germanium 68, radioactif, de demi-vie d'environ 271 jours, sert d'isotope père dans les générateurs qui fournissent aux hôpitaux le gallium 68 des examens TEP. Des détecteurs enrichis en germanium 76 sont utilisés pour rechercher la double désintégration bêta sans émission de neutrinos, un processus hypothétique qui révélerait la nature des neutrinos.

Dans la vie quotidienne

Le germanium est surtout récupéré comme sous-produit du raffinage du zinc et à partir de certaines cendres volantes de charbon. On le trouve dans les câbles sous-marins à fibre optique, les caméras de vision nocturne des voitures et les puces radio des téléphones.

Les bracelets et compléments vendus comme produits de santé « au germanium » n'ont aucun bénéfice démontré. La prise prolongée de composés inorganiques du germanium a été associée à des lésions rénales ; il ne faut donc pas en prendre en complément. Le métal lui-même n'est pas considéré comme dangereux à manipuler.