1
00:00:00,080 --> 00:00:03,920
Willkommen zu einer neuen Folge 
von Wissensreise durch das 

2
00:00:03,920 --> 00:00:08,240
Periodensystem der Elemente, 
deinem Podcast zum Entspannen, 

3
00:00:08,400 --> 00:00:12,320
Loslassen und lernen. 
Wenn dir der Podcast gefällt, 

4
00:00:12,480 --> 00:00:15,680
bewerte ihn bitte, das hilft 
uns, weitere Folgen zu 

5
00:00:15,680 --> 00:00:20,080
produzieren heute begegnen wir 
einem Element, das auf den 

6
00:00:20,080 --> 00:00:24,640
ersten Blick wie ein harmloses, 
silbriges Metall wirkt und das 

7
00:00:24,640 --> 00:00:27,680
doch zu den faszinierendsten 
Stoffen des gesamten 

8
00:00:27,680 --> 00:00:32,360
Periodensystems gehört. 
Ein Metall, das schmilzt, wenn 

9
00:00:32,360 --> 00:00:35,840
man es in die Hand nimmt. 
Ein Material, das in modernen 

10
00:00:35,840 --> 00:00:39,120
Leuchtdioden leuchtet, in 
Smartphones steckt, in 

11
00:00:39,120 --> 00:00:44,160
Solarzellen Strom erzeugt und in
Radaranlagen Signale sendet. 

12
00:00:44,880 --> 00:00:50,240
Die Rede ist von Gallium, dem 
Element mit dem Symbol ga, der 

13
00:00:50,240 --> 00:00:54,280
Ordnungszahl, 31 und einer 
Geschichte, die mit einer der 

14
00:00:54,280 --> 00:00:57,280
spektakulärsten Prophezeiungen 
der Wissenschaftsgeschichte 

15
00:00:57,280 --> 00:01:00,400
beginnt. 
Beginnen wir dort, wo diese 

16
00:01:00,400 --> 00:01:07,520
Geschichte ihren Ausgangspunkt 
hat, im Jahr 1871 der russische 

17
00:01:07,520 --> 00:01:12,400
Chemiker Dmitri Mendelejew hatte
sein Periodensystem der Elemente

18
00:01:12,400 --> 00:01:15,840
bereits 2 Jahre zuvor 
veröffentlicht, und er war 

19
00:01:15,840 --> 00:01:19,680
überzeugt, dass die Lücken in 
seinem System keine Fehler 

20
00:01:19,680 --> 00:01:24,360
waren, sondern versprechen. 
Er prophezeite detailliert die 

21
00:01:24,360 --> 00:01:28,240
Eigenschaften dreier noch 
unbekannter Elemente, die er. 

22
00:01:29,080 --> 00:01:35,720
Eka Bor, eka Aluminium und Eka 
Silicium nannte für Eka 

23
00:01:35,720 --> 00:01:39,360
Aluminium, sagte er ein Metall 
voraus mit einer Dichte von etwa

24
00:01:39,360 --> 00:01:44,320
5,9 Gramm pro Kubikzentimeter, 
einem niedrigen Schmelzpunkt, 

25
00:01:44,560 --> 00:01:49,920
einer Atommasse von etwa 68 und 
der Fähigkeit, Oxide und Salze 

26
00:01:49,920 --> 00:01:55,920
mit der Formel GA 2 o 3 bzw GAC 
l 3 zu bilden. 

27
00:01:56,800 --> 00:02:00,320
Diese Vorhersage war so präzise,
dass sie die wissenschaftliche 

28
00:02:00,320 --> 00:02:06,320
Welt zunächst staunen ließ und 
dann begeisterte. 4 Jahre 

29
00:02:06,320 --> 00:02:11,200
später, im September 1875, 
entdeckte der französische 

30
00:02:11,280 --> 00:02:15,960
Chemiker Paul émile Le Coque de 
Boise Beaudran das Element 

31
00:02:15,960 --> 00:02:19,520
tatsächlich. 
Er analysierte mit der neu 

32
00:02:19,520 --> 00:02:23,680
entwickelten Spektralanalyse 
Proben von Zinkblende aus den 

33
00:02:23,680 --> 00:02:27,680
Pyrenäen und entdeckte 2 
unbekannte violette 

34
00:02:27,680 --> 00:02:31,680
Spektrallinien, die keinem 
bekannten Element zugeordnet 

35
00:02:31,680 --> 00:02:35,440
werden konnten. 
Durch mühsame Aufarbeitung von 

36
00:02:35,440 --> 00:02:39,640
hunderten Kilogramm zinkherz 
isolierte er winzige Mengen 

37
00:02:39,640 --> 00:02:43,920
eines neuen Metalls, zunächst 
nur wenige Milligramm. 

38
00:02:44,160 --> 00:02:47,920
Die er durch Elektrolyse aus 
einer Galliumsulfatlösung 

39
00:02:47,920 --> 00:02:51,120
gewann. 
Er nannte es Gallium nach 

40
00:02:51,120 --> 00:02:54,000
Gallia, dem lateinischen Namen 
für Frankreich. 

41
00:02:54,640 --> 00:02:58,160
Manche vermuten, der Name 
enthalte auch eine Hommage an 

42
00:02:58,160 --> 00:03:00,760
sich selbst. 
Le Cocques bedeutet auf 

43
00:03:00,760 --> 00:03:05,440
Französisch der Hahn und Gallus 
ist Latein für Hahn. 

44
00:03:06,240 --> 00:03:10,560
Als Mendelejew die Eigenschaften
des neu entdeckten Galliums mit 

45
00:03:10,560 --> 00:03:14,360
seinen Vorhersagen verglich, 
stimmten sie mit bemerkenswerter

46
00:03:14,360 --> 00:03:19,680
Genauigkeit überein. 
Die vorhergesagte Dichte von 5,9

47
00:03:19,680 --> 00:03:23,840
Gramm pro Kubikzentimeter lag 
sehr nah am gemessenen Wert von 

48
00:03:23,840 --> 00:03:29,680
5,91 der niedrige Schmelzpunkt 
war ebenfalls prognostiziert 

49
00:03:29,680 --> 00:03:35,360
worden, selbst die Formel des 
Oxids ga 2 o 3 stimmte exakt. 

50
00:03:35,600 --> 00:03:39,080
Es war ein Triumph des 
systematischen Denkens, der 

51
00:03:39,080 --> 00:03:42,320
Beweis, dass das Periodensystem 
nicht nur eine Ordnung 

52
00:03:42,320 --> 00:03:45,760
beschrieb, sondern die Natur 
vorausahnen konnte. 

53
00:03:46,720 --> 00:03:51,520
Mendelejew selbst soll Le coc de
boabodran zunächst misstrauisch 

54
00:03:51,520 --> 00:03:55,120
beobachtet haben und 
anzweifelte, ob die gemessene 

55
00:03:55,120 --> 00:03:59,280
Dichte korrekt sei, woraufhin Le
COC die Messung wiederholte und 

56
00:03:59,280 --> 00:04:03,520
mendelejew bestätigte. 
Ein seltenes Beispiel, in dem 

57
00:04:03,520 --> 00:04:07,360
ein Theoretiker dem 
Experimentator vorschrieb, seine

58
00:04:07,360 --> 00:04:11,120
Messung nochmals zu prüfen und 
damit Recht behielt. 

59
00:04:11,440 --> 00:04:15,280
Doch was macht Gallium 
eigentlich so besonders? 

60
00:04:16,560 --> 00:04:20,720
Beginnen wir mit dem, was man 
sofort bemerkt, wenn man es in 

61
00:04:20,720 --> 00:04:24,960
die Hand hält, sofern man die 
Gelegenheit hat, es zu berühren.

62
00:04:26,160 --> 00:04:32,240
Gallium schmilzt bei gerade 
einmal 29,76 Grad Celsius. 

63
00:04:32,880 --> 00:04:38,000
Das ist knapp unter der normalen
Körpertemperatur von 37 Grad. 

64
00:04:38,320 --> 00:04:42,240
Ein kleines Stück festes Gallium
in die Handfläche gelegt, 

65
00:04:42,240 --> 00:04:46,160
beginnt innerhalb von Sekunden 
zu schmelzen und verwandelt sich

66
00:04:46,160 --> 00:04:50,680
in eine glitzernde, silbrige 
Flüssigkeit, die langsam über 

67
00:04:50,680 --> 00:04:54,720
die Haut fließt. 
Dieser Effekt ist faszinierend. 

68
00:04:55,120 --> 00:04:59,200
Völlig harmlos bei kurzzeitigem 
Hautkontakt und er hat Gallium 

69
00:04:59,440 --> 00:05:02,440
zu einem beliebten 
Demonstrationsobjekt in 

70
00:05:02,440 --> 00:05:06,000
naturwissenschaftlichen 
Bildungsveranstaltungen gemacht.

71
00:05:06,880 --> 00:05:10,240
Was steckt hinter diesem 
ungewöhnlich niedrigen 

72
00:05:10,240 --> 00:05:13,360
Schmelzpunkt? 
Die Antwort liegt in der 

73
00:05:13,360 --> 00:05:18,960
Kristallstruktur des Galliums im
festen Zustand bildet Gallium 

74
00:05:18,960 --> 00:05:22,400
eine orthohombische 
Kristallstruktur, in der. 

75
00:05:22,960 --> 00:05:27,680
Je 2 Galliumatome stark 
miteinander gebunden sind und ga

76
00:05:27,680 --> 00:05:32,160
2 Einheiten bilden eine Art 
molekulares Metall, das sich 

77
00:05:32,160 --> 00:05:36,160
strukturell von den meisten 
anderen Metallen unterscheidet. 

78
00:05:37,280 --> 00:05:41,120
Diese kovalenten Bindungen 
innerhalb der GA 2 Paare sind 

79
00:05:41,120 --> 00:05:44,200
stark, aber die Bindungen 
zwischen den Paaren und den 

80
00:05:44,200 --> 00:05:46,960
benachbarten Atomen sind relativ
schwach, die. 

81
00:05:47,840 --> 00:05:51,360
Diese ungewöhnliche 
Bindungssituation destabilisiert

82
00:05:51,360 --> 00:05:55,040
das feste Gitter und senkt den 
Schmelzpunkt drastisch. 

83
00:05:55,760 --> 00:05:59,280
Eine ähnliche Situation findet 
sich bei Quecksilber, das bei 

84
00:05:59,280 --> 00:06:03,600
Raumtemperatur bereits flüssig 
ist und bei Caesium und 

85
00:06:03,600 --> 00:06:08,080
Robidium, die ebenfalls sehr 
niedrige Schmelzpunkte besitzen.

86
00:06:08,960 --> 00:06:12,880
Gleichzeitig hat Gallium einen 
außergewöhnlich hohen Siedepunkt

87
00:06:13,040 --> 00:06:18,560
von 2204 Grad Celsius. 
Die Differenz zwischen Schmelz 

88
00:06:18,560 --> 00:06:22,640
und Siedepunkt beträgt damit 
mehr als 2100 grad. 

89
00:06:22,880 --> 00:06:27,120
Eine der größten Spannbreiten im
gesamten Periodensystem. 

90
00:06:28,240 --> 00:06:32,480
Diese Eigenschaft macht Gallium 
zu einem interessanten Material 

91
00:06:32,480 --> 00:06:38,000
für Hochtemperaturanwendungen, 
es bleibt über einen riesigen 

92
00:06:38,000 --> 00:06:41,920
Temperaturbereich flüssig. 
Und ist damit theoretisch als 

93
00:06:41,920 --> 00:06:44,800
Wärmeträger oder 
Thermometerflüssigkeit für 

94
00:06:44,800 --> 00:06:49,520
extreme Bedingungen geeignet. 
Eine Anwendung, die tatsächlich 

95
00:06:49,520 --> 00:06:53,440
in Spezialthermometern genutzt 
wird, wenn Quecksilber aus 

96
00:06:53,440 --> 00:06:55,840
Sicherheitsgründen vermieden 
werden soll. 

97
00:06:56,480 --> 00:06:59,920
Gallium gehört zu den 
sogenannten Metallen der dritten

98
00:06:59,920 --> 00:07:04,160
Hauptgruppe, zusammen mit 
Aluminium, Indium und Tallium. 

99
00:07:04,880 --> 00:07:08,880
Im Periodensystem sitzt es 
zwischen Zink und Germanium in 

100
00:07:08,880 --> 00:07:15,440
der vierten Periode mit der 
Elektronenkonfiguration r 3 d 10

101
00:07:15,440 --> 00:07:20,000
4 s 24 p 1. 
Es zeigt fast ausschließlich die

102
00:07:20,000 --> 00:07:24,280
Oxidationsstufe Plus 3, kann 
aber in seltenen Verbindungen 

103
00:07:24,280 --> 00:07:29,360
auch als plus 1 Auftreten. 
Seine chemischen Eigenschaften 

104
00:07:29,360 --> 00:07:34,960
ähneln dem Aluminium. 
Galliumoxid und Aluminiumoxid 

105
00:07:34,960 --> 00:07:39,440
haben analoge Strukturen und 
Gallium löst sich wie Aluminium 

106
00:07:39,680 --> 00:07:42,720
sowohl in Säuren als auch in 
Laugen auf. 

107
00:07:43,280 --> 00:07:46,160
Man nennt solche Elemente am 
Fauter. 

108
00:07:46,880 --> 00:07:52,160
In Natronlauge entsteht dabei 
das Gallert Ion gh Klammer auf 

109
00:07:52,160 --> 00:07:57,200
Oh Klammer zu 4 ähnlich dem 
Aluminat beim Aluminium. 

110
00:07:58,080 --> 00:08:02,400
Gallium ist in der Erdkruste mit
einer Häufigkeit von etwa 15 bis

111
00:08:02,400 --> 00:08:06,480
19 Milligramm pro Kilogramm kein
seltenes Element. 

112
00:08:06,680 --> 00:08:12,800
Es ist häufiger als Blei, Arsen 
oder Kobalt, dennoch gilt es als

113
00:08:12,800 --> 00:08:16,800
kritischer Rohstoff, weil es 
nirgends in konzentrierter Form 

114
00:08:16,800 --> 00:08:19,920
vorkommt, also keine 
eigenständigen 

115
00:08:19,920 --> 00:08:22,480
Galliumerzlagerstätten 
existieren. 

116
00:08:23,200 --> 00:08:26,480
Gallium ist immer ein 
Nebenprodukt. 

117
00:08:26,720 --> 00:08:30,800
Es wird hauptsächlich bei der 
Aluminiumgewinnung aus Bauxit 

118
00:08:30,800 --> 00:08:34,720
und gelegentlich bei der 
Zinkproduktion als Beiprodukt 

119
00:08:34,720 --> 00:08:38,159
gewonnen. 
Im Bauxitherz befinden sich 

120
00:08:38,159 --> 00:08:43,919
durchschnittlich nur 50 bis 100 
Gramm Gallium pro Tonne, es muss

121
00:08:43,919 --> 00:08:47,920
aus dem Beyer Prozess zur 
Aluminiumgewinnung abgeschieden 

122
00:08:47,920 --> 00:08:52,480
werden, ein aufwendiger Vorgang,
der spezielle Ionentauscher und 

123
00:08:52,480 --> 00:08:57,360
Elektrolyseschritte erfordert. 
Die weltweite Galliumproduktion 

124
00:08:57,360 --> 00:09:02,080
ist gering, sie liegt bei etwa 
300 bis 400 Tonnen pro Jahr, 

125
00:09:02,320 --> 00:09:08,000
wobei China mit einem Anteil von
über 80% der globalen Produktion

126
00:09:08,160 --> 00:09:12,720
den Markt klar dominiert. 
Weitere Produzenten sind 

127
00:09:12,720 --> 00:09:16,080
Deutschland, hier spielt die 
Raffinerie in Lünen eine 

128
00:09:16,080 --> 00:09:20,720
wichtige Rolle sowie Kasachstan,
die Ukraine und Japan. 

129
00:09:21,600 --> 00:09:25,440
Die geringe Produktionsmenge 
steht in starkem Kontrast zur 

130
00:09:25,440 --> 00:09:27,840
wachsenden Bedeutung des 
Elements. 

131
00:09:28,560 --> 00:09:32,000
Gallium ist ein 
Schlüsselmaterial der modernen 

132
00:09:32,000 --> 00:09:36,080
Elektronikindustrie und seine 
strategische Relevanz hat in den

133
00:09:36,080 --> 00:09:41,200
letzten Jahren stark zugenommen.
Der Grund für diese strategische

134
00:09:41,200 --> 00:09:43,920
Bedeutung liegt in einer 
einzelnen Verbindung 

135
00:09:44,320 --> 00:09:50,800
galliumnitrit, chemisch gan. 
Diese Halbleiterverbindung hat 

136
00:09:50,800 --> 00:09:53,680
die Elektronikindustrie in 
mehrfacher Hinsicht 

137
00:09:53,680 --> 00:09:57,360
revolutioniert. 
Galliumnitrid ist ein 

138
00:09:57,360 --> 00:10:01,680
sogenannter Breitbandhalbleiter 
mit einer direkten Bandlücke von

139
00:10:01,680 --> 00:10:06,560
3,4 Elektronenvolt. 
Diese Eigenschaften machen es 

140
00:10:06,560 --> 00:10:10,880
ideal für die Emission von 
blauem und ultraviolettem Licht 

141
00:10:11,280 --> 00:10:16,320
und damit für eine Erfindung, 
die 2014 mit dem Nobelpreis für 

142
00:10:16,320 --> 00:10:21,680
Physik ausgezeichnet wurde. 
Die blaue Leuchtdiode, die 

143
00:10:21,680 --> 00:10:27,760
Entwicklung der blauen LED durch
Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und

144
00:10:27,760 --> 00:10:31,760
Schuji Nakamura war ein 
Durchbruch, der jahrzehntelang 

145
00:10:31,760 --> 00:10:37,560
als unmöglich galt. 
Rote und Grüne Le DS existierten

146
00:10:37,560 --> 00:10:42,560
bereits seit den 1960er Jahren, 
aber ohne blaues Licht war 

147
00:10:42,560 --> 00:10:45,920
weißes Licht aus Le DS nicht 
möglich. 

148
00:10:46,320 --> 00:10:50,640
Und damit auch kein effizienter 
LED Ersatz für herkömmliche 

149
00:10:50,640 --> 00:10:53,560
Glühbirnen. 
Das Problem war die Herstellung 

150
00:10:53,560 --> 00:10:57,920
von qualitativ hochwertigem, 
galliumnitrit Kristall. 

151
00:10:58,240 --> 00:11:02,160
Das Material neigt zur Bildung 
von Gitterdefekten und lange 

152
00:11:02,160 --> 00:11:05,360
Zeit gelang es nicht, es 
ausreichend Dotieren zu können, 

153
00:11:05,360 --> 00:11:11,920
um P leitendes gan herzustellen.
Nakamura und seine Kollegen 

154
00:11:11,920 --> 00:11:17,280
lösten dieses Problem in den 
frühen 1990er Jahren und legten 

155
00:11:17,280 --> 00:11:21,600
damit den Grundstein für die LED
Revolution. 

156
00:11:22,000 --> 00:11:27,680
Akasaki und Amano hatten bereits
1989 den entscheidenden Schritt 

157
00:11:27,680 --> 00:11:32,720
geschafft, sie zeigten, dass 
Magnesium dotiertes GAN durch 

158
00:11:32,720 --> 00:11:36,320
Bestrahlung mit 
niederenergetischen Elektronen P

159
00:11:36,320 --> 00:11:40,560
leitend gemacht werden konnte. 
Nakamura vereinfachte diesen 

160
00:11:40,560 --> 00:11:44,320
Prozess wenige Jahre später 
durch thermische Aktivierung. 

161
00:11:45,040 --> 00:11:47,600
Die Kombination dieser 
Erkenntnisse machte die 

162
00:11:47,600 --> 00:11:52,640
Massenproduktion blauer Le DS 
erst wirtschaftlich möglich. 

163
00:11:53,280 --> 00:11:58,240
Das Nobelkomitee würdigte 2014 
ausdrücklich, dass diese 

164
00:11:58,240 --> 00:12:02,560
Erfindung die Lebensqualität von
Milliarden Menschen weltweit 

165
00:12:02,560 --> 00:12:05,160
verbessert habe. 
Insbesondere durch die 

166
00:12:05,160 --> 00:12:09,440
Möglichkeit, abgelegene Regionen
ohne Netzanschluss mit 

167
00:12:09,440 --> 00:12:15,360
effizienter Solar Gespeister LED
Beleuchtung zu versorgen. 

168
00:12:16,240 --> 00:12:23,040
Heute leuchten Milliarden von 
Weißen Le DS weltweit in 

169
00:12:23,040 --> 00:12:27,800
Wohnzimmern, auf Straßen, in 
Bildschirmen und alle basieren 

170
00:12:27,800 --> 00:12:29,920
auf der Kombination einer 
Blauen. 

171
00:12:30,240 --> 00:12:34,360
Ger Nled mit einem gelben 
Leuchtstoff, der das blaue Licht

172
00:12:34,360 --> 00:12:38,840
teilweise in Gelbes umwandelt, 
sodass unser Auge die Mischung 

173
00:12:38,840 --> 00:12:43,240
als weißes Licht wahrnimmt. 
Die Energieeinsparungen durch 

174
00:12:43,240 --> 00:12:47,880
diese Technologie sind enorm, 
herkömmliche Glühbirnen wandeln 

175
00:12:47,880 --> 00:12:52,640
nur etwa 5% der zugeführten 
Energie in sichtbares Licht um. 

176
00:12:53,040 --> 00:12:56,160
Der Rest wird als Wärme 
abgestrahlt. 

177
00:12:56,160 --> 00:13:00,240
Moderne LED Lampen auf 
galliumnitrid Basis erreichen 

178
00:13:00,240 --> 00:13:05,840
Wirkungsgrade von über 50% und 
haben Lebensdauern von 25000 bis

179
00:13:05,840 --> 00:13:11,440
50000 Stunden, verglichen mit 
etwa 1000 Stunden bei einer 

180
00:13:11,440 --> 00:13:15,520
Glühbirne. 
Die weltweite Umstellung auf LED

181
00:13:15,520 --> 00:13:18,640
Beleuchtung spart jährlich 
hunderte von Terawattstunden 

182
00:13:18,640 --> 00:13:20,960
Strom. 
Eine der wirkungsvollsten 

183
00:13:20,960 --> 00:13:24,720
Einzelmaßnahmen zur Reduktion 
des globalen Energieverbrauchs. 

184
00:13:25,440 --> 00:13:30,640
Doch Galliumnitrid kann noch 
mehr als Hochleistungshalbleiter

185
00:13:30,640 --> 00:13:34,400
eignet es sich für Transistoren,
die bei hohen Frequenzen und 

186
00:13:34,400 --> 00:13:37,760
hohen Spannungen arbeiten, 
Eigenschaften, die für 

187
00:13:37,760 --> 00:13:40,800
Mobilfunk, Basisstationen, 
Radaranlagen, 

188
00:13:40,880 --> 00:13:44,480
Satellitenkommunikation und 
Leistungselektronik entscheidend

189
00:13:44,480 --> 00:13:48,800
sind. 
Ga n Transistoren sind 

190
00:13:48,800 --> 00:13:53,120
effizienter und kompakter als 
herkömmliche Siliciumkomponenten

191
00:13:53,280 --> 00:13:56,480
und haben die 
Leistungselektronik grundlegend 

192
00:13:56,480 --> 00:13:59,760
verändert. 
Die schnellen Ladegeräte für 

193
00:13:59,760 --> 00:14:03,040
Smartphones, die in den letzten 
Jahren auf den Markt gekommen 

194
00:14:03,040 --> 00:14:06,800
sind und trotz kleiner Bauform 
hohe Ladeleistungen liefern, 

195
00:14:07,120 --> 00:14:12,640
basieren auf GAN Technologie. 
Was früher ein klobiges Netzteil

196
00:14:12,640 --> 00:14:16,720
erforderte, passt heute in ein 
kompaktes Gerät, das kaum größer

197
00:14:16,720 --> 00:14:20,320
ist als ein Stecker. 
Möglich gemacht durch Gallium. 

198
00:14:20,960 --> 00:14:24,320
Eine weitere bedeutende 
Verbindung ist Gallium Arsenid 

199
00:14:24,480 --> 00:14:28,080
Gaas. 
Dieser Halbleiter hat eine 

200
00:14:28,080 --> 00:14:30,080
Bandlücke von 1,42 
Elektronenvolt und absorbiert 

201
00:14:30,080 --> 00:14:34,400
Sonnenlicht sehr effizient mit 
einem deutlich höheren 

202
00:14:34,400 --> 00:14:41,840
Wirkungsgrad als Silicium. 
Solarzellen auf Gas Basis 

203
00:14:41,840 --> 00:14:48,480
erreichen Wirkungsgrade von über
28% unter Standardbedingungen 

204
00:14:48,560 --> 00:14:51,320
und können in mehr 
Konfigurationen, die 

205
00:14:51,320 --> 00:14:54,640
verschiedene Schichten 
kombinieren, sogar Wirkungsgrade

206
00:14:54,640 --> 00:14:58,960
über 40% erreichen. 
Sie sind jedoch teurer als 

207
00:14:58,960 --> 00:15:02,880
Silicium Solarzellen und werden 
deshalb hauptsächlich dort 

208
00:15:02,880 --> 00:15:06,960
eingesetzt, wo Effizienz 
wichtiger ist als Kosten. 

209
00:15:07,280 --> 00:15:10,560
In Satelliten, in 
Hochleistungssolarsystemen der 

210
00:15:10,560 --> 00:15:13,120
Raumfahrt und in 
konzentrierenden 

211
00:15:13,120 --> 00:15:16,400
Photovoltaikanlagen, die 
Sonnenlicht bündeln. 

212
00:15:17,040 --> 00:15:23,120
GA AS Transistoren und Dioden 
werden außerdem in 

213
00:15:23,120 --> 00:15:30,000
Mobiltelefonen, WLAN, Chips und 
Hochfrequenzschaltungen verbaut,

214
00:15:30,160 --> 00:15:34,880
da sie bei bestimmten Frequenzen
besser arbeiten als Silicium. 

215
00:15:35,760 --> 00:15:39,200
Weniger bekannt, aber 
wissenschaftlich faszinierend 

216
00:15:39,200 --> 00:15:42,320
ist die Rolle von Gallium in der
Medizin. 

217
00:15:43,280 --> 00:15:49,120
Gallium Ionen, insbesondere ga 3
Plus, ähneln in ihrer Größe und 

218
00:15:49,120 --> 00:15:54,480
Ladung den Eisen Ionen Fe 3 plus
so stark, dass biologische 

219
00:15:54,480 --> 00:15:56,560
Systeme sie kaum unterscheiden 
können. 

220
00:15:57,040 --> 00:16:01,520
Eisen ist ein lebenswichtiges 
Element für viele Bakterien, sie

221
00:16:01,520 --> 00:16:05,040
benötigen es für ihre Enzyme und
ihren Stoffwechsel, die. 

222
00:16:05,680 --> 00:16:10,000
Wenn Gallium anstelle von Eisen 
in Bakterienzellen aufgenommen 

223
00:16:10,000 --> 00:16:13,600
wird, stört es den 
Eisenstoffwechsel nachhaltig, da

224
00:16:13,600 --> 00:16:18,720
Gallium anders als Eisen keine 
Redoxreaktionen eingehen kann. 

225
00:16:19,000 --> 00:16:22,800
Es blockiert eisenabhängige 
Prozesse, ohne sie ersetzen zu 

226
00:16:22,800 --> 00:16:25,680
können. 
Dieser Mechanismus wird als 

227
00:16:25,680 --> 00:16:29,360
trojanisches Pferd des 
Periodensystems bezeichnet. 

228
00:16:30,400 --> 00:16:34,800
Radioaktives Gallium 67 wird 
seit Jahrzehnten in der 

229
00:16:34,800 --> 00:16:39,280
Nuklearmedizin eingesetzt. 
Es wird intravenös verabreicht 

230
00:16:39,280 --> 00:16:43,680
und reichert sich bevorzugt in 
Tumorgewebe, entzündeten 

231
00:16:43,680 --> 00:16:48,640
Bereichen und Lymphknoten an, da
diese Gewebe einen erhöhten 

232
00:16:48,640 --> 00:16:53,760
Eisenbedarf haben und Gallium 
als Eisensubstitut aufnehmen. 

233
00:16:54,400 --> 00:16:58,800
Mit einer Gamma Kamera lassen 
sich dann Szintigraphien des 

234
00:16:58,800 --> 00:17:03,040
Körpers anfertigen, die. 
Die Tumore, Entzündungsherde und

235
00:17:03,040 --> 00:17:07,880
Lymphome sichtbar machen. 
Gallium 67 hat eine 

236
00:17:07,880 --> 00:17:12,160
Halbwertszeit von etwa 78 
Stunden und sendet Gamma 

237
00:17:12,160 --> 00:17:16,480
Strahlung aus, die gut 
nachweisbar und in diagnostisch 

238
00:17:16,480 --> 00:17:18,800
nützlichen Energiebereichen 
liegt. 

239
00:17:19,920 --> 00:17:23,839
Neuere Entwicklungen nutzen 
Gallium 68, ein 

240
00:17:23,839 --> 00:17:27,599
Positronenstrahler mit einer 
Halbwertszeit von nur 68 

241
00:17:27,599 --> 00:17:32,320
Minuten, der sich ideal für die 
Positronenemissionstomographie, 

242
00:17:32,560 --> 00:17:37,440
kurz PET, eignet und dort zum 
hochauflösenden Nachweis von 

243
00:17:37,440 --> 00:17:40,160
Tumoren und Metastasen 
eingesetzt wird. 

244
00:17:40,960 --> 00:17:45,440
Darüber hinaus wird 
Galliumnitrat ga Klammer auf no 

245
00:17:45,440 --> 00:17:49,280
3 Klammer zu Klammer zu als 
mögliches Antibiotikum. 

246
00:17:49,600 --> 00:17:54,800
Gegen multiresistente Bakterien 
erforscht in klinischen Studien 

247
00:17:54,800 --> 00:18:00,000
zeigte es Wirksamkeit gegen 
Pseudomonas erogenosa, einen 

248
00:18:00,000 --> 00:18:03,600
gefürchteten Krankenhauskeim, 
der bei immungeschwächten 

249
00:18:03,600 --> 00:18:08,640
Patientinnen und Patienten sowie
beim Menschen mit Mukoviszidose 

250
00:18:08,720 --> 00:18:12,080
schwere Infektionen verursacht 
und gegenüber vielen 

251
00:18:12,080 --> 00:18:15,280
herkömmlichen Antibiotika 
resistent ist. 

252
00:18:16,000 --> 00:18:19,360
Der galliumbasierte Ansatz 
umgeht klassische 

253
00:18:19,360 --> 00:18:23,040
Resistenzmechanismen, weil 
Bakterien keine Möglichkeit 

254
00:18:23,040 --> 00:18:26,480
haben, zwischen Eisen und 
Gallium zu unterscheiden. 

255
00:18:27,200 --> 00:18:31,440
Die Entwicklung galliumbasierter
Antibiotika könnte ein wichtiger

256
00:18:31,440 --> 00:18:34,720
Beitrag zur Bekämpfung der 
weltweiten Antibiotika 

257
00:18:34,720 --> 00:18:38,320
resistenzkrise sein. 
Gallium hat außerdem eine 

258
00:18:38,320 --> 00:18:41,840
interessante Eigenschaft, die in
der Grundlagenforschung genutzt 

259
00:18:41,840 --> 00:18:44,880
wird. 
Flüssiges Gallium benetzt Glas 

260
00:18:44,880 --> 00:18:49,040
fast vollständig, bildet also 
einen sehr kleinen Kontaktwinkel

261
00:18:49,040 --> 00:18:52,560
auf Glasoberflächen. 
Es lässt sich daher gut als 

262
00:18:52,560 --> 00:18:55,920
elektrisch leitfähige 
Flüssigkeit in Mikrokanälen und 

263
00:18:55,920 --> 00:19:00,720
mikrofluidic Chips einsetzen, wo
es als Verformbarer elektrischer

264
00:19:00,720 --> 00:19:05,040
Leiter dienen kann. 
Weichelektronik und sogenannte 

265
00:19:05,040 --> 00:19:08,480
Soft Robotics. 
Roboter, die aus weichen, 

266
00:19:08,480 --> 00:19:12,520
verformbaren Materialien 
bestehen, nutzen galliumbasierte

267
00:19:12,520 --> 00:19:17,440
Legierungen wie Egaiden, 
Eutectic, Gallium, Indium als 

268
00:19:17,440 --> 00:19:19,840
leitfähige, flexible 
Verbindungen. 

269
00:19:20,480 --> 00:19:26,880
Diese Legierung aus 75% Gallium 
und 25% Indium ist bei 

270
00:19:26,880 --> 00:19:32,000
Raumtemperatur flüssig und 
leitet Strom wie ein Metall, sie

271
00:19:32,000 --> 00:19:35,360
kann gebogen. 
Gedehnt und verformt werden, 

272
00:19:35,520 --> 00:19:38,240
ohne die Leitfähigkeit zu 
verlieren. 

273
00:19:39,040 --> 00:19:43,280
Damit eröffnet sie völlig neue 
Möglichkeiten für Dehnbare 

274
00:19:43,280 --> 00:19:47,760
Sensoren, Implantierbare 
Elektronik und Anpassungsfähige 

275
00:19:47,760 --> 00:19:50,960
Schaltkreise. 
Besonders spannend sind 

276
00:19:50,960 --> 00:19:55,440
Anwendungen in der sogenannten 4
D Drucktechnologie, bei der 

277
00:19:55,440 --> 00:19:59,480
galliumhaltige Strukturen nicht 
nur dreidimensional geformt 

278
00:19:59,480 --> 00:20:05,280
werden, sondern ihre Form auf 
äußere Reize hin aktiv verändern

279
00:20:05,280 --> 00:20:08,960
können. 
Flüssig metallbasierte Aktoren 

280
00:20:08,960 --> 00:20:12,480
können durch Anlegen von 
elektrischem Strom oder durch 

281
00:20:12,480 --> 00:20:16,080
Temperaturänderungen ihre 
Gestalt anpassen. 

282
00:20:16,960 --> 00:20:20,800
In der Forschung entstehen so 
kleine Weichroboter, die durch 

283
00:20:20,800 --> 00:20:25,080
enge Spalten kriechen, 
Hindernissen ausweichen oder im 

284
00:20:25,080 --> 00:20:28,960
menschlichen Körper eingesetzte 
Aufgaben übernehmen könnten. 

285
00:20:29,600 --> 00:20:34,720
Die Vision Implantierter 
Galliumbasierter Mikrosysteme, 

286
00:20:34,880 --> 00:20:39,120
die Körperfunktionen überwachen 
und bei Bedarf eingreifen, ist 

287
00:20:39,120 --> 00:20:42,960
noch Zukunftsmusik, aber die 
wissenschaftlichen Grundlagen 

288
00:20:42,960 --> 00:20:48,720
dafür werden gerade gelegt. 
Die geopolitische Dimension von 

289
00:20:48,720 --> 00:20:51,840
Gallium ist in den letzten 
Jahren deutlich in den 

290
00:20:51,840 --> 00:20:57,120
Vordergrund gerückt, da China 
über 80% der Weltproduktion 

291
00:20:57,120 --> 00:21:01,040
kontrolliert, ist Gallium ein 
strategisch sensibler Rohstoff 

292
00:21:01,040 --> 00:21:05,440
geworden. 
Im Jahr 2023 kündigte China 

293
00:21:05,600 --> 00:21:10,560
Exportbeschränkungen für Gallium
und Germanium an, ein Schritt. 

294
00:21:10,800 --> 00:21:14,080
Der als Reaktion auf westliche 
Halbleitersanktionen 

295
00:21:14,080 --> 00:21:18,160
interpretiert wurde und die 
internationale Aufmerksamkeit 

296
00:21:18,320 --> 00:21:22,640
schlagartig auf die Abhängigkeit
westlicher Volkswirtschaften von

297
00:21:22,640 --> 00:21:25,840
diesem kleinen, silbrigen Metall
lenkte. 

298
00:21:26,400 --> 00:21:29,760
Die Halbleiterindustrie, die 
Rüstungsindustrie und die 

299
00:21:29,760 --> 00:21:32,880
Solarenergiebranche sind 
gleichermaßen betroffen. 

300
00:21:33,360 --> 00:21:37,920
Gan Transistoren stecken in 
Radaranlagen moderner Kampfjets,

301
00:21:38,080 --> 00:21:41,920
in Präzisionslenkwaffen und in 
elektronischer Kriegsführung 

302
00:21:42,080 --> 00:21:45,680
ebenso wie in zivilen 5 g 
Sendemasten und 

303
00:21:45,680 --> 00:21:50,560
Schnellladegeräten. 
Europa und die USA haben 

304
00:21:50,560 --> 00:21:53,680
daraufhin begonnen, eigene 
Lieferketten zu stärken, 

305
00:21:53,920 --> 00:21:57,440
alternative Quellen zu 
erschließen und das Recycling 

306
00:21:57,440 --> 00:22:00,400
von Gallium aus 
Elektronikschrott auszubauen. 

307
00:22:01,120 --> 00:22:04,960
Die Europäische Union hat 
Gallium in ihre Liste kritischer

308
00:22:04,960 --> 00:22:08,480
Rohstoffe aufgenommen und 
fördert Forschungsprogramme zur 

309
00:22:08,480 --> 00:22:11,360
Steigerung der Europäischen 
Eigenversorgung. 

310
00:22:12,320 --> 00:22:17,400
Das Recycling aus ausgedienten 
LED Leuchten, Solarpaneelen und 

311
00:22:17,400 --> 00:22:20,720
Halbleiterschrott gewinnt an 
Bedeutung, obwohl die 

312
00:22:20,720 --> 00:22:24,720
technischen Herausforderungen 
erheblich sind, da Gallium in 

313
00:22:24,720 --> 00:22:28,800
sehr geringen Konzentrationen in
komplexen Bauteilen vorliegt. 

314
00:22:29,680 --> 00:22:33,600
Die Geschichte des Galliums 
zeigt damit exemplarisch, wie 

315
00:22:33,600 --> 00:22:39,280
ein einzelnes chemisches Element
zum Dreh und Angelpunkt globaler

316
00:22:39,280 --> 00:22:42,160
Wirtschafts und 
Sicherheitspolitik werden kann. 

317
00:22:42,640 --> 00:22:47,040
Gallium ist ein Element, das 
Grenzen überschreitet, die 

318
00:22:47,040 --> 00:22:51,360
Grenze zwischen Fest und flüssig
bei Zimmertemperatur, die Grenze

319
00:22:51,360 --> 00:22:56,560
zwischen Chemie und Elektronik, 
die Grenze zwischen Medizin und 

320
00:22:56,560 --> 00:23:01,440
Material. 
Es ist ein Element, das vor 150 

321
00:23:01,440 --> 00:23:05,600
Jahren von einem Wissenschaftler
vorhergesagt wurde, der glaubte,

322
00:23:05,760 --> 00:23:10,160
die Natur Folge einer inneren 
Ordnung und das ihm recht gab. 

323
00:23:10,840 --> 00:23:14,600
Es leuchtet in unseren 
Bildschirmen, steckt in unseren 

324
00:23:14,600 --> 00:23:18,560
Ladekabeln, fliegt in unseren 
Satelliten und kämpft 

325
00:23:18,560 --> 00:23:24,160
möglicherweise eines Tages gegen
resistente Bakterien, und in 

326
00:23:24,160 --> 00:23:26,160
dieser Geschichte steckt 
vielleicht mehr. 

327
00:23:26,480 --> 00:23:30,920
Als man auf den ersten Blick 
sieht, Mendelejew konnte Gallium

328
00:23:30,920 --> 00:23:35,360
vorhersagen, weil er das große 
Bild im Blick hatte, weil er 

329
00:23:35,360 --> 00:23:39,120
Muster erkannte, die über das 
Einzelne hinausgingen, und weil 

330
00:23:39,120 --> 00:23:43,120
er dem Vertrauen in die Vernunft
nicht aufgab, auch wenn andere 

331
00:23:43,120 --> 00:23:46,640
zweifelten. 
Das ist eine Haltung, die wir 

332
00:23:46,640 --> 00:23:50,000
uns auch für die großen Fragen 
unserer Zeit wünschen könnten. 

333
00:23:50,560 --> 00:23:53,920
Unsere Erde ist ein 
außerordentlicher Ort, 

334
00:23:54,000 --> 00:23:57,480
einzigartig in ihren 
Eigenschaften, zerbrechlicher 

335
00:23:57,480 --> 00:24:00,640
als viele Glauben, 
schützenswerter, als wir es im 

336
00:24:00,640 --> 00:24:05,040
Alltag oft wahrnehmen. 
Und unsere demokratischen 

337
00:24:05,040 --> 00:24:08,480
Gesellschaften, die freien, 
Offenen, auf Vernunft und 

338
00:24:08,480 --> 00:24:12,160
gegenseitigem Respekt 
aufgebauten Gemeinwesen, sind 

339
00:24:12,160 --> 00:24:16,640
ebenso kostbar, sie 
funktionieren nicht von selbst. 

340
00:24:17,040 --> 00:24:20,880
Sie brauchen Menschen, die das 
große Bild im Blick behalten, 

341
00:24:20,960 --> 00:24:25,360
die Muster erkennen, bevor es zu
spät ist und die bereit sind, 

342
00:24:25,520 --> 00:24:28,640
für das einzustehen, was sie für
richtig halten. 

343
00:24:29,120 --> 00:24:32,960
Die Erde und die Freiheit sind 
keine Selbstverständlichkeit, 

344
00:24:33,120 --> 00:24:35,440
sie sind das Wertvollste, was 
wir haben. 

345
00:24:36,000 --> 00:24:39,360
Danke, dass du heute dabei 
warst, auf dieser Wissensreise 

346
00:24:39,360 --> 00:24:43,360
durch das Periodensystem der 
Elemente, wenn dir diese Folge 

347
00:24:43,360 --> 00:24:45,600
gefallen hat, dann bewerte uns 
gerne. 

348
00:24:45,840 --> 00:24:48,560
Empfiehl uns weiter und erzähl 
anderen davon. 

349
00:24:48,560 --> 00:24:51,680
Das hilft uns sehr. 
Weitere Folgen für neugierige 

350
00:24:51,680 --> 00:24:55,520
Menschen zu produzieren. 
Kennst du schon unsere anderen 

351
00:24:55,520 --> 00:24:58,720
Podcastreihen? 
Vielleicht magst du auch in die 

352
00:24:58,720 --> 00:25:03,040
Schlafreise durchs Universum 
oder die Wissensreise durch die 

353
00:25:03,040 --> 00:25:07,120
Geschichte reinschnuppern bis 
zum nächsten Mal.