1
00:00:00,080 --> 00:00:03,760
Willkommen zu einer neuen Folge 
von Wissensreise durch das 

2
00:00:03,760 --> 00:00:08,320
Periodensystem der Elemente, 
deinem Podcast zum Entspannen, 

3
00:00:08,320 --> 00:00:12,640
Loslassen und lernen. 
Wenn dir der Podcast gefällt, 

4
00:00:12,800 --> 00:00:16,000
bewerte ihn bitte, das hilft 
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5
00:00:16,000 --> 00:00:19,440
produzieren. 
Kennst du schon unsere anderen 

6
00:00:19,440 --> 00:00:24,080
Podcastreihen wie Wissensreise 
durch die Uhrzeit oder 

7
00:00:24,160 --> 00:00:28,720
Wissensreise durch die Länder 
der Erde Germanium. 

8
00:00:29,120 --> 00:00:35,840
Ordnungszahl 32 chemisches 
Symbol ge, ein silbergraues, 

9
00:00:35,840 --> 00:00:39,680
glänzendes Halbmetall, das sich 
irgendwo zwischen den Metallen 

10
00:00:39,680 --> 00:00:44,120
und den Nichtmetallen einordnet.
Und genau diese Zwischenstellung

11
00:00:44,120 --> 00:00:48,520
macht es so besonders. 
Germanium ist kein Element, das 

12
00:00:48,520 --> 00:00:52,160
man in der Natur als reines 
Metall findet, es ist kein 

13
00:00:52,160 --> 00:00:55,760
Element, das man mit bloßem Auge
in der Welt um sich herum 

14
00:00:55,760 --> 00:00:58,000
erkennt. 
Und dennoch hat es 

15
00:00:58,000 --> 00:01:01,760
jahrzehntelang die Entwicklung 
unserer modernen Technologiewelt

16
00:01:01,760 --> 00:01:04,959
geprägt. 
Es war das Material der ersten 

17
00:01:04,959 --> 00:01:08,800
Transistoren, der ersten 
Halbleiterbauteile, die das 

18
00:01:08,800 --> 00:01:11,760
Zeitalter der Elektronik 
einläuteten. 

19
00:01:12,480 --> 00:01:15,840
Ohne Germanium gäbe es 
möglicherweise keinen der Wege, 

20
00:01:15,920 --> 00:01:18,800
die zur heutigen digitalen Welt 
geführt haben. 

21
00:01:20,080 --> 00:01:25,400
Im Jahr 1869 veröffentlichte der
russische Chemiker Dmitri 

22
00:01:25,400 --> 00:01:30,640
Iwanowitsch Mendelejew sein 
Periodensystem der Elemente. 

23
00:01:31,440 --> 00:01:35,040
Was dieses System so 
Revolutionär machte, war nicht 

24
00:01:35,040 --> 00:01:38,240
nur die Anordnung der damals 
bekannten Elemente nach ihren 

25
00:01:38,240 --> 00:01:42,920
Massen und Eigenschaften, es war
die Kühnheit, mit der mendelejew

26
00:01:43,120 --> 00:01:47,520
Lücken ließ, er erkannte, dass 
bestimmte Stellen in seinem 

27
00:01:47,520 --> 00:01:52,120
System noch leer waren. 
Und er schloss daraus, dass dort

28
00:01:52,120 --> 00:01:55,680
noch unbekannte Elemente 
existieren mussten, die man noch

29
00:01:55,680 --> 00:02:00,080
nicht entdeckt hatte. 
Für eine dieser Lücken, die sich

30
00:02:00,080 --> 00:02:04,000
unterhalb von Silicium und 
oberhalb von Zinn in der vierten

31
00:02:04,000 --> 00:02:10,320
Hauptgruppe befand, sagte 
Mendelejew im Jahr 1871 ein 

32
00:02:10,320 --> 00:02:14,880
Element voraus, das er eka 
Silicium nannte. 

33
00:02:15,160 --> 00:02:20,320
Eka ist Sanskrit und bedeutet so
viel wie eines dahinter oder 

34
00:02:20,560 --> 00:02:24,240
eines danach. 
Mendelejew beschrieb dieses 

35
00:02:24,240 --> 00:02:27,360
hypothetische Element mit 
erstaunlicher Präzision. 

36
00:02:27,840 --> 00:02:32,320
Er sagte voraus, dass es eine 
Atommasse von etwa 72 haben 

37
00:02:32,320 --> 00:02:37,600
würde, eine Dichte von ungefähr 
5,5 Gramm pro Kubikzentimeter, 

38
00:02:37,840 --> 00:02:41,760
dass es ein graues Metall sein 
würde, das schwer schmelzbar ist

39
00:02:41,760 --> 00:02:45,920
und eine Oxidationsstufe von 
Plus 4 zeigen würde. 

40
00:02:46,720 --> 00:02:49,680
Er beschrieb sogar, welche 
Verbindungen es eingehen würde 

41
00:02:49,680 --> 00:02:54,080
und welche Eigenschaften diese 
Verbindungen hätten. 15 Jahre 

42
00:02:54,080 --> 00:03:00,240
vergingen dann im Jahr 1886 
untersuchte der deutsche 

43
00:03:00,240 --> 00:03:04,320
Chemiker Clemens Alexander 
Winkler ein neues Mineral, das 

44
00:03:04,320 --> 00:03:09,520
in einem Bergwerk im Erzgebirge 
gefunden worden war, das Mineral

45
00:03:09,520 --> 00:03:14,640
hieß Argyrodit, benannt nach dem
griechischen Wort für Silber, da

46
00:03:14,640 --> 00:03:18,720
es silberhaltig war. 
Bei der chemischen Analyse des 

47
00:03:18,720 --> 00:03:23,280
Argyrodits fiel Winkler auf, 
dass die Summe der prozentualen 

48
00:03:23,280 --> 00:03:27,280
Anteile der darin enthaltenen 
Elemente nicht auf 100 kam. 

49
00:03:27,760 --> 00:03:33,200
Es fehlten etwa 7%, 7%, die zu 
einem bislang unbekannten 

50
00:03:33,200 --> 00:03:38,960
Element gehören mussten. 
Winkler arbeitete sorgfältig und

51
00:03:38,960 --> 00:03:43,280
systematisch nach aufwendigen 
chemischen Trennverfahren gelang

52
00:03:43,280 --> 00:03:46,560
es ihm schließlich in. 
Das neue Element zu isolieren. 

53
00:03:46,880 --> 00:03:51,120
Er maß seine Eigenschaften, 
bestimmte seine Dichte, seine 

54
00:03:51,120 --> 00:03:54,640
Schmelztemperatur, seine 
chemischen Reaktionen. 

55
00:03:54,960 --> 00:03:58,800
Und dann verglich er seine 
Ergebnisse mit Mendelejews 

56
00:03:58,800 --> 00:04:01,520
Vorhersagen. 
Die Übereinstimmung war 

57
00:04:01,520 --> 00:04:07,120
verblüffend, Mendelejew hatte 
eine Dichte von 5,5 Gramm pro 

58
00:04:07,120 --> 00:04:12,400
Kubikzentimeter vorhergesagt, 
Winkler maß 5,35. 

59
00:04:13,200 --> 00:04:17,680
Mendeleyew hatte eine Atommasse 
von 72 vorhergesagt. 

60
00:04:18,079 --> 00:04:24,320
Die tatsächliche Atommasse lag 
bei 72,63 Mendeleyew hatte die 

61
00:04:24,320 --> 00:04:28,240
Existenz eines Chlorids mit dem 
Siedepunkt unter 100 Grad 

62
00:04:28,240 --> 00:04:32,400
Celsius vorhergesagt. 
Winkler fand ein Tetrachlorid, 

63
00:04:32,480 --> 00:04:37,440
das bei 83,1 Grad siedete. 
Es war ein Triumph der 

64
00:04:37,440 --> 00:04:41,520
Wissenschaft, und Winkler 
benannte das neue Element zu 

65
00:04:41,520 --> 00:04:43,840
Ehren seines Heimatlandes 
Deutschland. 

66
00:04:44,160 --> 00:04:49,440
Germanium Germanium gehört zu 
den sogenannten seltenen 

67
00:04:49,440 --> 00:04:52,080
Elementen, was ein bisschen 
irreführend ist. 

68
00:04:52,800 --> 00:04:56,960
Die Häufigkeit von Germanium in 
der Erdkruste beträgt etwa 1,5 

69
00:04:56,960 --> 00:05:00,880
Milligramm pro Kilogramm, das 
ist vergleichbar mit der 

70
00:05:00,880 --> 00:05:03,920
Häufigkeit von Elementen wie 
Arsen oder Molybdän. 

71
00:05:05,880 --> 00:05:10,480
Es ist also nicht extrem selten,
aber es kommt praktisch nie in 

72
00:05:10,480 --> 00:05:14,400
hoher Konzentration vor. 
Das wichtigste Mineral, das 

73
00:05:14,400 --> 00:05:18,400
Germanium in nennenswerten 
Mengen enthält, ist eben jener 

74
00:05:18,400 --> 00:05:23,440
Agyrodit, in dem Winkler das 
Element entdeckte, eine Silber 

75
00:05:23,440 --> 00:05:29,120
Germanium sulfid Verbindung mit 
der chemischen Formel AG 8 ges 

76
00:05:29,120 --> 00:05:31,920
sechsten. 
Aber daneben findet sich 

77
00:05:31,920 --> 00:05:36,320
Germanium auch in anderen 
Sulfitmineralien wie Spalerit, 

78
00:05:36,400 --> 00:05:40,640
dem Haupterz des Zinks, sowie in
manchen Kohleflözen. 

79
00:05:41,040 --> 00:05:44,400
Tatsächlich ist Kohle eine 
wichtige germaniumquelle 

80
00:05:45,040 --> 00:05:48,480
Pflanzen können Germanium aus 
dem Boden aufnehmen und über 

81
00:05:48,480 --> 00:05:52,320
Millionen von Jahren sind diese 
Pflanzenreste zu Kohle geworden,

82
00:05:52,480 --> 00:05:54,880
in der das Germanium 
konzentriert vorliegt. 

83
00:05:55,680 --> 00:05:58,960
Bei der Verbrennung von Kohle in
Kraftwerken reichert sich 

84
00:05:58,960 --> 00:06:03,440
Germanium in der Flugasche an 
und aus dieser Asche lässt sich 

85
00:06:03,440 --> 00:06:06,720
das Element heute in relevantem 
Maßstab gewinnen. 

86
00:06:07,360 --> 00:06:10,880
Das ist gleichzeitig ein 
Gedanke, über den man innehalten

87
00:06:10,880 --> 00:06:14,880
kann, ein hightech Element, das 
in der Flugasche von 

88
00:06:14,880 --> 00:06:19,280
Kohlekraftwerken steckt, die 
Welt der Chemie ist voller 

89
00:06:19,280 --> 00:06:21,760
solcher unerwarteten 
Verbindungen. 

90
00:06:22,560 --> 00:06:26,000
Weitere bedeutende Germanium 
Vorkommen finden sich in 

91
00:06:26,000 --> 00:06:30,480
Zinkerzen, aus denen Germanium 
als Nebenprodukt gewonnen wird. 

92
00:06:31,200 --> 00:06:35,600
Die größten Produzenten von 
Germanium weltweit sind China, 

93
00:06:35,840 --> 00:06:40,640
Russland und einige andere 
Länder, China dominiert dabei 

94
00:06:40,640 --> 00:06:44,800
die globale Produktion mit 
deutlichem Abstand, ein Umstand,

95
00:06:44,960 --> 00:06:48,400
der geopolitische Bedeutung hat,
auf die wir später noch zu 

96
00:06:48,400 --> 00:06:51,280
sprechen kommen. 
Germanium liegt im 

97
00:06:51,280 --> 00:06:54,920
Periodensystem in der vierten 
Hauptgruppe, also in derselben 

98
00:06:54,920 --> 00:06:58,880
Gruppe wie Kohlenstoff, 
Silizium, Zinn und Blei. 

99
00:06:59,520 --> 00:07:03,840
Diese Gruppe, die sogenannten 
Tetrele oder Kohlenstoffgruppe, 

100
00:07:03,840 --> 00:07:07,440
zeichnet sich dadurch aus, dass 
ihre Mitglieder 4 

101
00:07:07,440 --> 00:07:11,840
Valenzelektronen besitzen, also 
4 Elektronen in der äußersten 

102
00:07:11,840 --> 00:07:15,360
Schale, die für chemische 
Bindungen zur Verfügung stehen. 

103
00:07:16,400 --> 00:07:20,160
4 Valenzelektronen sind eine Art
Gleichgewichtspunkt. 

104
00:07:20,640 --> 00:07:24,400
Die Elemente dieser Gruppe 
können sowohl 4 Elektronen 

105
00:07:24,400 --> 00:07:28,720
abgeben als auch 4 aufnehmen, 
was ihnen eine besondere 

106
00:07:28,720 --> 00:07:32,640
Vielseitigkeit verleiht. 
In der Praxis bilden sie meist 

107
00:07:32,640 --> 00:07:36,200
kovalente Bindungen, also 
Bindungen, bei denen Elektronen 

108
00:07:36,200 --> 00:07:39,280
geteilt werden, anstatt 
vollständig übertragen zu 

109
00:07:39,280 --> 00:07:42,720
werden. 
Germanium hat eine Atommasse von

110
00:07:42,720 --> 00:07:48,640
72,63 Einheiten, die. 
Es gibt 5 stabile Isotope des 

111
00:07:48,640 --> 00:07:55,040
Germaniums Germanium, 70, 
germanium, 72, Germanium, 73, 

112
00:07:55,280 --> 00:08:01,520
germanium, 74 und germanium 76. 
Das häufigste davon ist 

113
00:08:01,520 --> 00:08:08,160
Germanium 74 interessanterweise 
ist Germanium 76 schwach 

114
00:08:08,160 --> 00:08:10,640
radioaktiv. 
Es zerfällt mit einer 

115
00:08:10,640 --> 00:08:15,200
Halbwertszeit von mehr als 10 
hoch 22 Jahren durch einen 

116
00:08:15,200 --> 00:08:17,440
sogenannten doppelten Beta 
Zerfall. 

117
00:08:18,160 --> 00:08:21,680
Diese Halbwertszeit ist so 
astronomisch lang, dass der 

118
00:08:21,680 --> 00:08:24,960
Zerfall für alle praktischen 
Zwecke keine Rolle spielt. 

119
00:08:25,680 --> 00:08:32,559
Der Schmelzpunkt von Germanium 
liegt bei 938,25 Grad Celsius, 

120
00:08:32,720 --> 00:08:37,120
der Siedepunkt bei 2833 Grad 
Celsius. 

121
00:08:37,840 --> 00:08:42,960
Die Dichte beträgt 5,323 Gramm 
pro Kubikzentimeter. 

122
00:08:43,919 --> 00:08:47,920
Germanium kristallisiert in der 
Diamantstruktur, das heißt, 

123
00:08:48,000 --> 00:08:52,640
jedes Germaniumatom ist von 4 
anderen Germaniumatomen umgeben,

124
00:08:52,880 --> 00:08:56,240
die in den Ecken eines 
Tetraeders angeordnet sind, 

125
00:08:56,320 --> 00:09:00,080
genau wie beim Diamant oder beim
Silicium. 

126
00:09:01,040 --> 00:09:03,760
Eine bemerkenswerte 
physikalische Eigenschaft von 

127
00:09:03,760 --> 00:09:06,560
Germanium ist sein Verhalten 
beim Erstarren. 

128
00:09:07,280 --> 00:09:11,440
Wie Wasser und Silizium dehnt 
sich Germanium beim Übergang vom

129
00:09:11,440 --> 00:09:14,240
flüssigen in den festen Zustand 
aus. 

130
00:09:15,360 --> 00:09:19,400
Die meisten Stoffe schrumpfen 
beim Erstarren, Germanium macht 

131
00:09:19,400 --> 00:09:24,160
das Gegenteil chemisch ist 
Germanium in der Oxidationsstufe

132
00:09:24,160 --> 00:09:30,160
Plus 4 am stabilsten, es bildet 
ein dioxid GEO 2. 

133
00:09:30,480 --> 00:09:33,760
Das in verschiedenen Formen 
auftreten kann und dem 

134
00:09:33,760 --> 00:09:37,840
Siliziumdioxid Quarzglas 
chemisch ähnelt. 

135
00:09:38,960 --> 00:09:42,640
Germanium reagiert bei 
Raumtemperatur kaum mit Luft 

136
00:09:42,640 --> 00:09:45,880
oder Wasser, ist also in 
normaler Umgebung ziemlich 

137
00:09:45,880 --> 00:09:49,760
beständig bei höheren 
Temperaturen oxidiert es jedoch.

138
00:09:50,240 --> 00:09:52,480
Was ist ein Halbleiter 
überhaupt? 

139
00:09:52,880 --> 00:09:57,440
Ein Halbleiter ist ein Material,
dessen elektrische Leitfähigkeit

140
00:09:57,440 --> 00:10:02,000
zwischen der eines Leiters wie 
Kupfer oder Silber und der eines

141
00:10:02,000 --> 00:10:05,520
Isolators wie Glas oder 
Kunststoff liegt. 

142
00:10:06,320 --> 00:10:09,200
Was Halbleiter so besonders 
macht, ist nicht nur dieser 

143
00:10:09,200 --> 00:10:13,360
Mittelweg, sondern die Tatsache,
dass ihre Leitfähigkeit durch 

144
00:10:13,360 --> 00:10:17,680
äußere Einflüsse präzise 
gesteuert werden kann, durch 

145
00:10:17,920 --> 00:10:22,480
Temperatur, Licht. 
Elektrische Felder oder durch 

146
00:10:22,480 --> 00:10:26,320
das gezielte Einbringen von 
Fremdatomen, das sogenannte 

147
00:10:26,320 --> 00:10:30,640
Dotieren, lässt sich die 
Leitfähigkeit eines Halbleiters 

148
00:10:30,640 --> 00:10:34,000
über viele Größenordnungen 
hinweg kontrollieren. 

149
00:10:34,800 --> 00:10:39,760
In den 1940er Jahren war 
Germanium das Halbleitermaterial

150
00:10:39,760 --> 00:10:42,720
der Wahl. 
Die Forscher innen des Bell 

151
00:10:42,720 --> 00:10:46,640
Telefone Laboratories in den 
Vereinigten Staaten, darunter 

152
00:10:46,640 --> 00:10:50,240
William Schockley, John Bardeen 
und Walter Brattaine, 

153
00:10:50,400 --> 00:10:54,480
verwendeten Germanium für ihre 
bahnbrechenden Experimente. 

154
00:10:55,520 --> 00:11:00,920
Am 23. 
Dezember 1947 einem Datum, das 

155
00:11:00,920 --> 00:11:03,920
man ruhig als einen der 
bedeutendsten Tage der 

156
00:11:03,920 --> 00:11:07,600
Technikgeschichte bezeichnen 
darf, demonstrierten Bardin und 

157
00:11:07,600 --> 00:11:11,120
Brattain den ersten 
funktionierenden Transistor. 

158
00:11:11,760 --> 00:11:16,160
Es war ein sogenannter Punkt 
Kontakttransistor aus Germanium,

159
00:11:16,400 --> 00:11:20,560
Unscheinbar klein, und er 
verstärkte ein elektrisches 

160
00:11:20,560 --> 00:11:24,000
Signal. 
Dieser Moment war der Beginn 

161
00:11:24,000 --> 00:11:28,320
einer neuen Ära der. 
Schockley Bardeen und Bretton 

162
00:11:28,320 --> 00:11:34,000
erhielten für ihre Arbeit 1956 
den Nobelpreis für Physik. 

163
00:11:34,720 --> 00:11:39,280
Der Transistor ersetzte die bis 
dahin verwendeten Vakuumröhren. 

164
00:11:39,360 --> 00:11:43,680
Große, zerbrechliche, 
energiehungrige Bauteile durch 

165
00:11:43,680 --> 00:11:46,960
winzige, robuste, 
energieeffiziente 

166
00:11:47,040 --> 00:11:52,240
Halbleiterbauelemente und 
Germanium war das Material 

167
00:11:52,240 --> 00:11:57,040
dieser Revolution in. 
In den 1950er Jahren wurden 

168
00:11:57,040 --> 00:12:00,400
Germanium Transistoren 
massenhaft produziert. 

169
00:12:00,720 --> 00:12:05,680
Sie fanden Eingang in Radios, 
das Transistorradio wurde zum 

170
00:12:05,680 --> 00:12:10,240
Symbol einer ganzen Generation, 
sie wurden in frühe Computer 

171
00:12:10,240 --> 00:12:13,680
verbaut, in Hörgeräte, in 
militärische Geräte. 

172
00:12:14,080 --> 00:12:17,920
Germanium war für kurze Zeit das
wichtigste elektronische 

173
00:12:17,920 --> 00:12:22,480
Material der Welt, dann kam 
Silicium. 

174
00:12:23,360 --> 00:12:27,360
Warum wurde Germanium durch 
Silicium verdrängt? 

175
00:12:28,080 --> 00:12:31,440
Die Antwort liegt in ein paar 
entscheidenden Eigenschaften, 

176
00:12:31,440 --> 00:12:37,760
bei denen Silicium die Nase vorn
hat, erstens Verfügbarkeit 

177
00:12:38,240 --> 00:12:42,640
Silicium ist das zweithäufigste 
Element in der Erdkruste nach 

178
00:12:42,640 --> 00:12:46,960
Sauerstoff, es ist praktisch 
überall vorhanden, in gewaltigen

179
00:12:46,960 --> 00:12:50,000
Mengen als Bestandteil von Sand 
und Gestein. 

180
00:12:50,640 --> 00:12:54,480
Germanium hingegen ist, wie wir 
gehört haben, vergleichsweise 

181
00:12:54,480 --> 00:12:56,800
selten und schwierig zu 
gewinnen. 

182
00:12:57,040 --> 00:13:01,920
Das hat direkte Auswirkungen auf
den Preis, zweitens thermische 

183
00:13:01,920 --> 00:13:04,880
Stabilität. 
Germanium hat eine deutlich 

184
00:13:04,880 --> 00:13:08,480
niedrigere Bandlücke als 
Silizium 0,67 elektronenvolt 

185
00:13:08,480 --> 00:13:16,240
gegenüber 1,12 Elektronenvolt. 
Die Bandlücke ist die 

186
00:13:16,240 --> 00:13:20,160
Energiedifferenz, die ein 
Elektron überwinden muss, um vom

187
00:13:20,160 --> 00:13:24,320
Valenzband ins Leitungsband zu 
springen, also um zur Leitung 

188
00:13:24,320 --> 00:13:26,800
beizutragen. 
Eine kleinere Bandlücke 

189
00:13:26,800 --> 00:13:30,560
bedeutet, dass Germanium schon 
bei moderaten Temperaturen 

190
00:13:30,640 --> 00:13:34,720
thermisch instabil wird, 
thermisch erzeugte Ladungsträger

191
00:13:34,720 --> 00:13:38,720
stören die Funktion von 
Bauelementen, Silizium kann 

192
00:13:38,720 --> 00:13:42,240
dagegen bei höheren Temperaturen
zuverlässig betrieben werden. 

193
00:13:42,960 --> 00:13:47,640
Drittens Oxidation. 
Silizium bildet beim Erhitzen an

194
00:13:47,640 --> 00:13:51,040
der Luft eine stabile, gut 
haftende Oxidschicht. 

195
00:13:51,200 --> 00:13:55,760
Siliziumdioxid, die gleichzeitig
ein hervorragender Isolator ist 

196
00:13:55,760 --> 00:14:00,400
und sich hervorragend als Gate 
Dilektrikum in Transistoren 

197
00:14:00,400 --> 00:14:04,960
eignet. 
Das Oxid des Germaniums Geo 2 

198
00:14:05,200 --> 00:14:09,200
ist wasserlöslich und damit 
deutlich weniger praktisch. 

199
00:14:09,760 --> 00:14:14,880
Aus diesen Gründen wurde 
Germanium in den 1960er und 70er

200
00:14:14,880 --> 00:14:17,920
Jahren schrittweise durch 
Silicium ersetzt. 

201
00:14:18,640 --> 00:14:23,600
Silicium wurde zum dominierenden
Halbleitermaterial und ist es 

202
00:14:23,760 --> 00:14:29,040
bis heute, aber Germanium 
verschwand nicht, es fand neue 

203
00:14:29,040 --> 00:14:32,800
Aufgaben, Nischen, in denen 
seine besonderen Eigenschaften 

204
00:14:32,800 --> 00:14:36,480
unverzichtbar sind. 
Eine dieser Nischen ist die 

205
00:14:36,480 --> 00:14:40,320
Infrarottechnik. 
Germanium ist für 

206
00:14:40,320 --> 00:14:43,840
Infrarotstrahlung transparent, 
also für Licht, das für das 

207
00:14:43,840 --> 00:14:47,520
menschliche Auge unsichtbar ist.
Aber Wärme überträgt. 

208
00:14:48,400 --> 00:14:53,280
Normales Glas ist für Infrarot 
weitgehend undurchlässig, aber 

209
00:14:53,280 --> 00:14:57,760
Germanium lässt Infrarotlicht 
mit Wellenlängen zwischen etwa 2

210
00:14:57,760 --> 00:15:00,800
und 14 Mikrometern problemlos 
passieren. 

211
00:15:01,440 --> 00:15:06,240
Das macht Germanium zum idealen 
Material für Linsen und Fenster 

212
00:15:06,240 --> 00:15:09,520
in Wärmebildkameras und 
Nachtsichtgeräten. 

213
00:15:10,320 --> 00:15:14,240
Wer heute eine Wärmebildkamera 
betrachtet, schaut mit hoher 

214
00:15:14,240 --> 00:15:18,720
Wahrscheinlichkeit durch eine 
Germaniumlinse eine weitere 

215
00:15:18,720 --> 00:15:21,920
wichtige Anwendung findet sich 
in der Glasfasertechnik. 

216
00:15:22,400 --> 00:15:26,400
Glasfaserkabel, durch die heute 
ein Großteil des weltweiten 

217
00:15:26,400 --> 00:15:30,680
Internets fließt, bestehen aus 
Hochreinem Quarzglas, um die 

218
00:15:30,680 --> 00:15:34,240
Lichtwellen durch die Fasern zu 
führen, müssen die Fasern einen 

219
00:15:34,240 --> 00:15:37,680
Kern haben, in dem das Licht 
langsamer ist als in der 

220
00:15:37,680 --> 00:15:41,040
Umgebung. 
Das wird durch das Dotieren des 

221
00:15:41,040 --> 00:15:45,800
Kernglases mit kleinen Mengen 
Germaniumdioxid erreicht, das 

222
00:15:45,800 --> 00:15:50,240
den Brechungsindex erhöht. 
Germanium steckt also 

223
00:15:50,240 --> 00:15:54,720
gewissermaßen im Internet in den
Fasern, durch die Daten mit 

224
00:15:54,720 --> 00:15:57,920
Lichtgeschwindigkeit um den 
Globus rasen. 

225
00:15:58,560 --> 00:16:03,320
Darüber hinaus wird Germanium in
der Katalyse eingesetzt, zum 

226
00:16:03,320 --> 00:16:08,240
Beispiel bei der Herstellung von
Polyethylenterephtalat, kurz 

227
00:16:08,320 --> 00:16:13,920
PET, jenem Kunststoff, aus dem 
unter anderem Getränkeflaschen 

228
00:16:13,920 --> 00:16:17,040
gefertigt werden. 
Und schließlich gibt es eine 

229
00:16:17,040 --> 00:16:21,520
Renaissance von Germanium in der
Halbleitertechnik, da die 

230
00:16:21,520 --> 00:16:25,040
Miniaturisierung von 
Siliziumtransistoren an 

231
00:16:25,040 --> 00:16:28,960
physikalische Grenzen stößt, 
suchen Ingenieurinnen und 

232
00:16:28,960 --> 00:16:32,640
Ingenieure nach wegen, die 
Leistung weiter zu steigern. 

233
00:16:33,520 --> 00:16:38,240
Germanium Siliziumlegierungen, 
sogenannte S ige 

234
00:16:38,240 --> 00:16:42,240
Heterostrukturen, ermöglichen 
schnellere Transistoren für 

235
00:16:42,240 --> 00:16:46,960
Hochfrequenzanwendungen. 
Etwa in Mobilfunknetzwerken und 

236
00:16:46,960 --> 00:16:49,600
Radargeräten. 
Die Kombination der 

237
00:16:49,600 --> 00:16:53,600
Eigenschaften beider Elemente 
erlaubt Leistungen, die keines 

238
00:16:53,600 --> 00:16:56,960
der beiden Materialien alleine 
erreichen würde. 

239
00:16:58,000 --> 00:17:02,640
In der Natur kommt Germanium in 
Spuren in vielen Pflanzen vor, 

240
00:17:03,280 --> 00:17:06,960
einige Pflanzen, darunter die 
Knoblauchpflanze und bestimmte 

241
00:17:06,960 --> 00:17:10,079
Heilpflanzen aus der 
traditionellen asiatischen 

242
00:17:10,079 --> 00:17:13,760
Medizin, enthalten etwas höhere 
Konzentrationen. 

243
00:17:14,319 --> 00:17:19,240
In den 1970er und 80er Jahren 
gab es eine Welle von 

244
00:17:19,240 --> 00:17:22,560
Begeisterung für organische 
Germaniumverbindungen, 

245
00:17:23,040 --> 00:17:27,359
insbesondere für eine Verbindung
namens bis Carboxyethyl 

246
00:17:27,359 --> 00:17:31,920
Germanium Sisquioxid, kurz ge 
132. 

247
00:17:32,120 --> 00:17:34,920
Es wurde behauptet, diese 
Verbindung stärke das 

248
00:17:34,920 --> 00:17:39,120
Immunsystem, wirke gegen Krebs 
und habe antivirale 

249
00:17:39,120 --> 00:17:42,080
Eigenschaften. 
Diese Behauptungen wurden in 

250
00:17:42,080 --> 00:17:45,200
zahlreichen Ländern für 
Nahrungsergänzungsmittel 

251
00:17:45,200 --> 00:17:48,400
genutzt. 
Die wissenschaftliche Grundlage 

252
00:17:48,480 --> 00:17:53,680
war dabei erschreckend dünn 
kontrollierte klinische Studien,

253
00:17:53,680 --> 00:17:57,440
die einen echten medizinischen 
Nutzen von organischen 

254
00:17:57,440 --> 00:18:01,160
Germaniumverbindungen beim 
Menschen belegen würden, fehlen 

255
00:18:01,160 --> 00:18:04,960
bis heute, schlimmer noch 
anorganische 

256
00:18:04,960 --> 00:18:10,080
Germaniumverbindungen, also 
nicht das Gee 132. 

257
00:18:10,400 --> 00:18:15,080
Sondern andere Germaniumsalze 
haben sich als Nierenschädigend 

258
00:18:15,080 --> 00:18:17,640
erwiesen. 
In mehreren dokumentierten 

259
00:18:17,640 --> 00:18:21,360
Fällen kam es nach dem Konsum 
von Germaniumhaltigem zu 

260
00:18:21,360 --> 00:18:25,280
schwerem Nierenversagen, die 
medizinischen Behörden 

261
00:18:25,280 --> 00:18:28,880
verschiedener Länder, darunter 
Japan und Deutschland, haben 

262
00:18:28,880 --> 00:18:31,360
Germanium in 
Nahrungsergänzungsmitteln 

263
00:18:31,360 --> 00:18:35,040
deshalb verboten oder stark 
eingeschränkt. 

264
00:18:35,840 --> 00:18:39,840
Der biologische Nutzen von 
Germanium für den menschlichen 

265
00:18:39,840 --> 00:18:42,320
Körper ist bislang nicht 
nachgewiesen. 

266
00:18:42,480 --> 00:18:47,960
Germanium gilt nicht als 
essentielles Spurenelement, in 

267
00:18:47,960 --> 00:18:51,760
der Nuklearmedizin hingegen gibt
es legitime Anwendungen. 

268
00:18:52,080 --> 00:18:56,480
Germanium 68 wird als 
Positronenemitter in der PET 

269
00:18:56,480 --> 00:19:01,720
Bildgebung eingesetzt, es 
zerfällt zu Gallium 68, das 

270
00:19:01,720 --> 00:19:05,120
direkt für die medizinische 
Bildgebung verwendet wird. 

271
00:19:06,160 --> 00:19:13,920
Germanium, 68 Gallium 68 
Generatoren erlauben es auch an 

272
00:19:13,920 --> 00:19:17,040
Standorten ohne eigenen 
Teilchenbeschleuniger den 

273
00:19:17,040 --> 00:19:20,960
wertvollen Tracer Gallium 68 
herzustellen. 

274
00:19:21,760 --> 00:19:26,720
Wie erwähnt, dominiert China die
weltweite Germaniumproduktion 

275
00:19:27,440 --> 00:19:33,120
Schätzungen zufolge produziert 
China mehr als 60% des weltweit 

276
00:19:33,120 --> 00:19:38,000
geförderten Germaniums. 
Die weltweiten Reserven befinden

277
00:19:38,000 --> 00:19:41,600
sich ebenfalls zu einem 
erheblichen Teil in China. 

278
00:19:42,480 --> 00:19:46,240
Das ist kein Problem, solange 
der internationale Handel 

279
00:19:46,400 --> 00:19:50,240
reibungslos funktioniert, doch 
in einer Welt, in der 

280
00:19:50,240 --> 00:19:53,920
geopolitische Spannungen 
zunehmen und versorgungsketten 

281
00:19:53,920 --> 00:19:57,840
als strategische Instrumente 
eingesetzt werden, ist diese 

282
00:19:57,840 --> 00:20:03,600
Abhängigkeit eine Schwachstelle.
Im Jahr 2023 kündigte China 

283
00:20:03,600 --> 00:20:07,280
Exportbeschränkungen für 
Germanium und Gallium an. 2 

284
00:20:07,280 --> 00:20:10,000
Elemente, die für moderne 
Elektronik und 

285
00:20:10,000 --> 00:20:13,040
Militärtechnologie unverzichtbar
sind. 

286
00:20:13,600 --> 00:20:17,120
Diese Ankündigung löste in der 
Halbleiterindustrie und bei 

287
00:20:17,120 --> 00:20:21,880
Regierungen weltweit 
unmittelbare Reaktionen aus, die

288
00:20:21,880 --> 00:20:24,720
Preise für Germanium stiegen 
deutlich, die. 

289
00:20:25,280 --> 00:20:29,360
Länder und Unternehmen begannen,
ihre Lagerbestände aufzustocken 

290
00:20:29,440 --> 00:20:32,880
und nach alternativen 
Bezugsquellen zu suchen. 

291
00:20:33,760 --> 00:20:37,840
Die Europäische Union hat 
Germanium auf ihre Liste der 

292
00:20:37,840 --> 00:20:42,240
kritischen Rohstoffe gesetzt, 
Materialien, deren Versorgung 

293
00:20:42,240 --> 00:20:45,760
als strategisch wichtig und 
potenziell gefährdet gilt. 

294
00:20:46,800 --> 00:20:49,760
Die Suche nach neuen 
Germaniumquellen, nach 

295
00:20:49,760 --> 00:20:54,000
Recyclingverfahren und nach 
technologischen Alternativen hat

296
00:20:54,000 --> 00:20:57,760
Fahrt aufgenommen. 
Recycling ist dabei ein 

297
00:20:57,760 --> 00:21:00,880
wichtiger Ansatz. 
Germanium, das in 

298
00:21:00,880 --> 00:21:05,360
Wärmebildkameras, Glasfasern und
anderen Produkten steckt, lässt 

299
00:21:05,360 --> 00:21:09,360
sich zurückgewinnen und 
wiederverwenden, der Recycling 

300
00:21:09,360 --> 00:21:12,320
Kreislauf für Germanium ist 
heute bereits wirtschaftlich 

301
00:21:12,320 --> 00:21:15,920
attraktiv, aber noch nicht so 
weit entwickelt, wie er es sein 

302
00:21:15,920 --> 00:21:18,560
könnte. 
Hier liegt ein erhebliches 

303
00:21:18,560 --> 00:21:21,440
Potential. 
Bevor wir diese Wissensreise 

304
00:21:21,440 --> 00:21:24,400
abrunden, noch ein Paar die 
Details, die vielleicht 

305
00:21:24,400 --> 00:21:28,280
überraschen. 
Wusstest du, dass Germanium eine

306
00:21:28,280 --> 00:21:32,400
der wenigen Substanzen ist, die 
in festem Zustand dichter sind 

307
00:21:32,400 --> 00:21:35,600
als in einem bestimmten 
kristallinen Hochdruckzustand? 

308
00:21:36,640 --> 00:21:39,920
Unter sehr hohem Druck nimmt 
Germanium andere 

309
00:21:39,920 --> 00:21:44,200
Kristallstrukturen an, 
sogenannte Hochdruckphasen, die 

310
00:21:44,200 --> 00:21:46,480
metallische Leitfähigkeit 
zeigen. 

311
00:21:46,640 --> 00:21:51,440
Das heißt, dass man durch Druck 
aus einem Halbleiter ein Metall 

312
00:21:51,440 --> 00:21:56,000
machen kann, das ist 
physikalisch faszinierend und 

313
00:21:56,000 --> 00:21:59,600
zeigt, wie stark Druck die 
Eigenschaften von Materialien 

314
00:21:59,600 --> 00:22:03,200
verändern kann, in. 
Interessant ist auch, dass 

315
00:22:03,200 --> 00:22:07,440
Germanium eine extrem reine Form
benötigt, um als Halbleiter 

316
00:22:07,440 --> 00:22:12,320
zuverlässig zu funktionieren. 
Der Reinheitsgrad von Germanium 

317
00:22:12,320 --> 00:22:18,480
für elektronische Anwendungen 
liegt bei 99,9999% oder mehr, 

318
00:22:18,720 --> 00:22:23,600
also maximal ein Fremdatom auf 
1000000 Germaniumatome diesen 

319
00:22:23,600 --> 00:22:27,280
Reinheitsgrad zu erreichen, ist 
eine enorme technologische 

320
00:22:27,280 --> 00:22:30,240
Herausforderung und erfordert 
aufwändige 

321
00:22:30,240 --> 00:22:33,120
Raffinationsverfahren. 
Fahren wie die Zonenreinigung 

322
00:22:33,920 --> 00:22:37,760
und dann ist da noch die Frage, 
warum das Element nach 

323
00:22:37,760 --> 00:22:41,440
Deutschland benannt wurde und 
nicht nach Sachsen oder dem 

324
00:22:41,440 --> 00:22:44,840
Erzgebirge. 
Clemens Winkler wollte das 

325
00:22:44,840 --> 00:22:48,880
Element ursprünglich Neptunium 
nennen, in Anspielung auf den 

326
00:22:48,880 --> 00:22:52,960
Planeten Neptun, der einige 
Jahre zuvor auf Basis 

327
00:22:52,960 --> 00:22:56,240
mathematischer Berechnungen 
entdeckt worden war, eine 

328
00:22:56,240 --> 00:22:58,720
Parallele zur Vorhersage 
mendeleyevs. 

329
00:22:59,400 --> 00:23:02,160
Doch dieser Name war bereits 
vergeben worden. 

330
00:23:02,160 --> 00:23:07,080
Also wählte Winkler Germanium, 
und damit hat ein unscheinbares 

331
00:23:07,080 --> 00:23:10,560
Mineral aus dem sächsischen 
Erzgebirge dem modernen 

332
00:23:10,560 --> 00:23:15,360
Deutschland einen bleibenden 
Eintrag im Periodensystem der 

333
00:23:15,360 --> 00:23:18,480
Elemente hinterlassen. 
Die Zukunft sieht 

334
00:23:18,480 --> 00:23:22,800
vielversprechend aus in der 
Quantentechnologie werden 

335
00:23:22,800 --> 00:23:27,920
Germaniumbasierte Quantenbits, 
sogenannte Cubits, intensiv 

336
00:23:27,920 --> 00:23:32,440
erforscht. 
Germanium Spin Cubits in dünnen 

337
00:23:32,440 --> 00:23:36,120
Schichten aus Germanium oder 
Silicium Germanium zeigen 

338
00:23:36,120 --> 00:23:40,240
besonders gute Eigenschaften. 
Sie lassen sich präzise 

339
00:23:40,240 --> 00:23:42,320
kontrollieren, sind 
vergleichsweise 

340
00:23:42,320 --> 00:23:46,080
störungsresistent und lassen 
sich mit den bewährten Methoden 

341
00:23:46,080 --> 00:23:48,320
der Halbleiterfertigung 
herstellen. 

342
00:23:48,480 --> 00:23:51,680
Das könnte Germanium zu einem 
Schlüsselmaterial der 

343
00:23:51,680 --> 00:23:56,200
zukünftigen Quantencomputer 
machen, auch in der Solartechnik

344
00:23:56,200 --> 00:24:01,160
spielt Germanium eine Rolle. 
Hochleistungssolarzellen für die

345
00:24:01,160 --> 00:24:06,080
Raumfahrt die sogenannten Multi 
Junction Solarzellen verwenden 

346
00:24:06,080 --> 00:24:09,760
Germanium als Substrat, also als
Trägermaterial. 

347
00:24:10,400 --> 00:24:15,760
Diese Solarzellen erreichen 
Wirkungsgrade von über 40% weit 

348
00:24:15,760 --> 00:24:18,640
mehr als die in der 
terrestrischen Solartechnik 

349
00:24:18,640 --> 00:24:23,360
üblichen Werte auf Satelliten 
und Raumsonden, wo Gewicht und 

350
00:24:23,360 --> 00:24:27,120
Fläche kostbar sind, ist dieser 
Effizienzgewinn seinen Preis 

351
00:24:27,120 --> 00:24:30,960
wert. 
Und in der Photonik der Technik 

352
00:24:30,960 --> 00:24:34,560
mit Licht, ist Germanium ein 
aufsteigender Star. 

353
00:24:35,600 --> 00:24:39,120
Germanium Photo Detektoren 
können Licht im nahen 

354
00:24:39,120 --> 00:24:42,800
Infrarotbereich sehr effizient 
erfassen und spielen eine 

355
00:24:42,800 --> 00:24:45,120
wichtige Rolle in 
hochgeschwindigkeits 

356
00:24:45,120 --> 00:24:50,160
Datenkommunikation in Lidar 
Systemen für autonomes Fahren 

357
00:24:50,160 --> 00:24:52,480
und in wissenschaftlichen 
Messgeräten. 

358
00:24:53,120 --> 00:24:55,960
Manchmal braucht es eine 
Geschichte wie die des 

359
00:24:55,960 --> 00:25:00,400
Germaniums, um zu verstehen, wie
tief die Naturwissenschaften in 

360
00:25:00,400 --> 00:25:02,720
unser aller Leben eingebettet 
sind. 

361
00:25:03,280 --> 00:25:08,000
Ein Element, das vor gut 150 
Jahren als mathematische 

362
00:25:08,000 --> 00:25:12,920
Vorhersage existierte, bevor es 
je jemand mit Händen berührt 

363
00:25:12,920 --> 00:25:16,320
hatte. 
Ein Element, das die ersten 

364
00:25:16,320 --> 00:25:20,960
Transistoren befeuerte und damit
den Grundstein für die digitale 

365
00:25:20,960 --> 00:25:24,960
Revolution legte. 
Das war die heutige Folge der 

366
00:25:24,960 --> 00:25:29,120
Wissensreise durch das 
Periodensystem der Elemente über

367
00:25:29,120 --> 00:25:33,480
Germanium, das vergessene 
Halbmetall, das in Stille die 

368
00:25:33,480 --> 00:25:37,520
Welt mitgestaltet hat. 
Wenn dir diese Folge gefallen 

369
00:25:37,520 --> 00:25:42,000
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370
00:25:42,000 --> 00:25:44,640
schau doch auch mal in unsere 
anderen Reihen rein. 

371
00:25:45,040 --> 00:25:49,160
Wissensreise durch die Uhrzeit 
oder Wissensreise durch die 

372
00:25:49,160 --> 00:25:52,960
Länder der Erde warten mit 
ebenso spannenden Themen auf 

373
00:25:52,960 --> 00:25:55,760
dich. 
Bis zur nächsten Folge. 

374
00:25:56,080 --> 00:25:57,760
Bleib neugierig.