Germanium

کلمه‌ی «germanium» در زبان فارسی به «ژرمانیم» ترجمه می‌شود.

ژرمانیم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که با نماد Ge و عدد اتمی ۳۲ شناخته می‌شود. این عنصر به گروه شبه‌فلزها تعلق دارد، یعنی از نظر ویژگی‌های فیزیکی به فلزات نزدیک است اما از نظر شیمیایی شباهت‌هایی نیز با نافلزها دارد. ژرمانیم ماده‌ای سخت، شکننده، براق و نقره‌ای‌رنگ است که در حالت خالص رسانای ضعیف برق است، اما با افزودن ناخالصی‌ها (در فرایند موسوم به دوپینگ) می‌تواند به نیمه‌رسانا تبدیل شود. این خاصیت، آن را به یکی از عناصر کلیدی در فناوری‌های الکترونیکی و اپتیکی تبدیل کرده است.

ژرمانیم نخستین بار در سال ۱۸۸۶ توسط شیمیدان آلمانی کلمانس وینکْلِر (Clemens Winkler) کشف شد. نام این عنصر از کشور آلمان (Germania) گرفته شده، و انتخاب آن نوعی ادای احترام به سرزمین زادگاه کاشفش بود. وینکلر در حین بررسی سنگ معدنی نادری به نام آرژیریت (Argyrodite) توانست این عنصر ناشناخته را شناسایی و جداسازی کند. کشف ژرمانیم از نظر علمی اهمیت زیادی داشت، زیرا وجود آن پیش‌تر توسط شیمیدان معروف دمیتری مندلیف بر اساس جدول تناوبی پیش‌بینی شده بود و با عنوان فرضی «اکاسیلیسیوم» شناخته می‌شد. کشف وینکلر عملاً یکی از نخستین تأییدهای تجربی بزرگ برای نظریه‌ی مندلیف درباره‌ی جدول تناوبی عناصر بود.

از نظر کاربرد، ژرمانیم در دهه‌های نخست قرن بیستم بیشتر در صنایع شیمیایی و اپتیکی مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما در اواسط قرن بیستم با ظهور الکترونیک مدرن، اهمیت آن به شکل چشمگیری افزایش یافت. این عنصر یکی از نخستین موادی بود که برای ساخت ترانزیستورها به کار رفت و نقشی کلیدی در شکل‌گیری نخستین نسل از رایانه‌ها، رادیوها و تقویت‌کننده‌ها داشت. هرچند امروزه سیلیکون جای ژرمانیم را در بیشتر کاربردهای نیمه‌رسانایی گرفته است، اما ژرمانیم هنوز در فناوری‌های پیشرفته مانند فیبر نوری، حسگرهای مادون قرمز، لنزهای دید در شب و سلول‌های خورشیدی با راندمان بالا استفاده می‌شود.

در زمینه‌ی اپتیک، ژرمانیم به دلیل ضریب شکست بالا و شفافیتش در محدوده‌ی مادون قرمز، ماده‌ای بسیار ارزشمند است. لنزهایی که از ژرمانیم ساخته می‌شوند در دوربین‌های حرارتی و تجهیزات نظامی و علمی به کار می‌روند، زیرا می‌توانند تابش مادون قرمز را به‌خوبی عبور دهند. همچنین، آلیاژهایی که حاوی ژرمانیم هستند در برخی قطعات دقیق و مقاوم به حرارت به کار می‌روند. در صنعت انرژی نیز ژرمانیم نقش دارد، زیرا در سلول‌های خورشیدی ماهواره‌ای به‌عنوان لایه‌ی پایه برای افزایش بازدهی نور به کار گرفته می‌شود.

از دیدگاه زیست‌محیطی، ژرمانیم فلزی نسبتاً کمیاب است و معمولاً از فرآوری سنگ معدن‌های روی، نقره و مس استخراج می‌شود. میزان آن در پوسته‌ی زمین حدود ۱.۶ قسمت در میلیون است، که آن را در رده‌ی عناصر کمیاب ولی ارزشمند قرار می‌دهد. برخی ترکیبات ژرمانیم، به‌ویژه دی‌اکسید ژرمانیم (GeO₂)، کاربردهای خاصی در شیشه‌سازی و اپتیک دارند. با این حال، ترکیبات آلی ژرمانیم در دوزهای بالا ممکن است برای بدن انسان سمی باشند و استفاده‌ی دارویی از آن‌ها در بسیاری از کشورها محدود شده است.

ژرمانیم عنصری است که از گذشته تا امروز نقشی محوری در تحول فناوری بشر ایفا کرده است؛ از نخستین ترانزیستورهای قرن بیستم تا ابزارهای دقیق اپتیکی و انرژی‌های نوین قرن بیست‌ویکم. حضور آن در مرز میان علم مواد، فیزیک حالت جامد و فناوری اطلاعات، ژرمانیم را به یکی از عناصر نمادین پیوند میان علم نظری و کاربردی تبدیل کرده است.