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Geschichte

Entdeckung

Existenz von Germanium: In Russland prognostiziert, in Deutschland entdeckt

Der Name Germanium geht auf Deutschland zurück, das Land, in dem dieses Element 1886 entdeckt wurde. Erstmals wurde es im Mineral Argyrodit nachgewiesen, das aus der Grube Himmelsfürst im Erzgebirge stammte. Bei der Untersuchung stellte der deutsche Chemiker Clemens Alexander Winkler fest, dass darin neben Silber und Schwefel noch Anteile eines bisher unbekannten Elements enthalten sein mussten. Nach mehreren Monaten und mithilfe verschiedener chemischer Verfahren gelang es ihm, dieses zu isolieren. Mit der Entdeckung des von Winkler so benannten Germaniums konnte im Periodensystem die Lücke zwischen Silizium und Zinn geschlossen werden. Seine Existenz war zuvor von einem der Erfinder des Periodensystems, dem russischen Chemiker Dmitri Iwanowitsch Mendelejew, vorhergesagt worden, der es als „eka-Silicium“ bezeichnet hatte.

entdecker-winkler-germanium

Clemens Alexander Winkler, KI-Darstellung

Gewinnung

USA gehörten zu den führenden Produzenten der ersten Stunde

Die gezielte Förderung von Germanium begann in den 1940ern, als es mit dem Transistor eine erste kommerzielle Anwendung gab. Damals wie heute wird der Rohstoff nicht in eigenen Bergwerken, sondern als Nebenprodukt anderer Rohstoffe gewonnen. 1953 berichtete die New York Times über die wachsende Nachfrage nach Germanium und dessen Förderung im Rahmen des Zinkerzabbaus in Missouri, Kansas und Oklahoma. Neben den USA zählten in den nächsten Jahrzehnten auch weitere westliche und afrikanische Länder sowie Russland und Osteuropa zu den Produzenten, erst Anfang der 2000er baute China sein heutiges Quasi-Monopol auf. Dies zeigen Daten des US Geological Survey und der deutschen Rohstoffagentur DERA.

Historische Anwendungs­gebiete

Germanium als Pionier des Elektronik-Zeitalters

Historical laboratory

Labor im frühen 20. Jahrhundert, Symbolbild

Das erste Anwendungsgebiet von Germanium waren Punktkontakte in Schottky-Dioden für Radarempfänger im Zweiten Weltkrieg. Darauf aufbauend entwickelten die US-Forscher John Bardeen, Walter Brattain und William Shockley 1947 den ersten Transistor und ebneten den Weg ins moderne Elektronik-Zeitalter. Denn dieser winzige, schnelle Schalter zur präzisen Steuerung des Stromflusses machte viele spätere Erfindungen möglich. Im Vergleich zu Vakuumröhren – der Grundlage früher Rechner – benötigte er deutlich weniger Platz, verbrauchte kaum Strom und erzeugte weniger Hitze. Transistoren aus Germanium wurden in den Folgejahren zum Standard in Geräten wie Radios, ersten Computern und Telefonanlagen. Die drei Erfinder erhielten für ihre Entwicklung 1956 den Nobelpreis in Physik.

In den 1960ern wurde Germanium in den meisten Transistoren durch Silizium ersetzt, das stabiler, hitzebeständiger und besser für die Massenproduktion geeignet war. Germanium blieb jedoch in Spezialanwendungen wie Detektoren für Gammastrahlen gefragt. Zu seinen heutigen Einsatzfeldern zählen Silizium-Germanium-Chips für die moderne Elektronik. Bemerkenswerterweise wurde die Erfindung von Mikrochips durch Germanium erst möglich. 1958 baute der US-Ingenieur Jack Kilby auf Basis dieses Rohstoffs den ersten integrierten Schaltkreis – ein frühes Fundament der Chiptechnologie.