ゲルマニウム Ge

発見の歴史

1871年、メンデレーエフはケイ素の下にある未発見の元素「エカケイ素」について記述し、原子量は約72、密度は約5.5、灰色で融点の高い固体になると予測しました。

1886年、ザクセン州フライベルクの鉱山アカデミーにいたクレメンス・ヴィンクラーは、新たに見つかった鉱物アージロード鉱を分析しました。分析結果の合計が何度やっても100%に数パーセント足りず、彼は未知の成分があると考えました。根気強い分離の末に単離したその元素は、原子量が約72.6、密度が約5.32で、予言と見事に一致していました。

ゲルマニウムは20世紀半ばにエレクトロニクスの花形になりました。1947年、ベル研究所のジョン・バーディーンとウォルター・ブラッテンは、ゲルマニウムの結晶上に点接触型トランジスタをつくりました。のちに、加工しやすく安定な酸化膜をつくるシリコンに主役の座を譲りましたが、ゲルマニウムは半導体時代の幕を開けた材料であり続けています。

名前の由来

ヴィンクラーはドイツのラテン語名 Germania にちなんで元素を名づけ、元素記号 Ge も同じ語から来ています。

主な用途

• 光ファイバー: ファイバーのコアに二酸化ゲルマニウムを加えて屈折率を高め、光を長距離にわたってコアの中に閉じ込めます。
• 赤外線光学: ゲルマニウムは可視光を通しませんが赤外線の多くを通すため、サーモグラフィー用のレンズや窓に使われます。
• シリコンゲルマニウム(SiGe)チップ は高周波回路や通信回路の速度を向上させます。
• 放射線検出器: 高純度ゲルマニウムの結晶は、ガンマ線のエネルギーを非常に高い精度で測定します。
• 触媒: 二酸化ゲルマニウムはPET樹脂の重合触媒に使われます。

同位体

天然のゲルマニウムには5つの同位体があります。ゲルマニウム70、72、73、74は安定で、ゲルマニウム76は厳密には放射性ですが、宇宙の年齢よりはるかに長い半減期で二重ベータ崩壊します。最も多いのはゲルマニウム74です。放射性のゲルマニウム68は半減期が約271日で、PET検査用のガリウム68を病院に供給するジェネレーターの親核種になります。ゲルマニウム76を濃縮した検出器は、ニュートリノの性質を明らかにする仮説上の過程、ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊の探索に使われています。

身近なところで

ゲルマニウムの多くは亜鉛精錬の副産物として、また一部の石炭のフライアッシュから回収されます。海底の光ファイバーケーブル、自動車の暗視カメラ、スマートフォンの無線チップに含まれています。

「ゲルマニウム」をうたうブレスレットや健康食品には、効果が証明されたものはありません。無機ゲルマニウム化合物を長期間摂取すると腎臓障害との関連が報告されているため、サプリメントとしてとるべきではありません。金属そのものは、扱っても危険とは考えられていません。