Германий — твердый и хрупкий полупроводниковый металл серебристо-серого цвета со стабильными химическими свойствами, не взаимодействующий с воздухом при комнатной температуре. Металлический германий и его соединения обладают хорошими полупроводниковыми свойствами, отличными инфракрасными оптическими свойствами и хорошей пропускаемостью микроволн. По данным Геологической службы США (USGS), в мировой структуре потребления германия приходится 30% в отрасли оптоволоконной связи, 20% в инфракрасной оптике, 20% в полиэтилентерефталате (ПЭТ) и 20% в солнечной энергии. и электронные поля. На долю 15% приходится 15%, а на другие области, такие как медицина, - 15%. Из этих данных нетрудно увидеть, что германий имеет широкое и важное применение в области волоконно-оптической связи, инфракрасной оптики, полупроводников, аэрокосмической промышленности, солнечных батарей, химических катализаторов и биомедицины и является важным стратегическим ресурсом.
Маленький металл, большие навыки
Почему у германия мало содержания, но много областей применения? Это тесно связано с двойственной природой элемента германия.
Хотя германий является металлом, он обладает многими свойствами, сходными с неметаллами.
В периодической таблице элементов хорошо видно, что германий расположен на разделительной линии между металлическими и неметаллическими элементами, а элементы вблизи разделительной линии часто обладают как металлическими, так и неметаллическими свойствами.
глаза в темноте ночи
Ночная маловысотная инфракрасная система навигации и прицеливания впервые была широко использована в реальных боях, став «глазами» истребительной авиации в ночных операциях, позволяя солдатам передвигаться так же свободно, как и днем в темное время суток.
С тех пор армии различных стран начали массово оснащаться инфракрасным тепловизионным оборудованием. Производство ключевых материалов оптических компонентов, таких как линзы, призмы, окна и фильтры в инфракрасных радарах, инфракрасных детекторах, устройствах ночного видения и инфракрасных трекерах, неотделимо от германия.
В гражданской сфере инфракрасные камеры обнаружения высокой четкости могут снимать изображения ночной активности редких диких животных, помогая людям лучше понимать и защищать диких животных и вносить вклад в биоразнообразие.
Кроме того, германий также необходим людям для исследования Вселенной на огромных просторах космоса. Солнечные элементы на основе германия обладают хорошей устойчивостью к космическому излучению и высокой температуре, более высокой эффективностью фотоэлектрического преобразования и более низкими затратами на выработку электроэнергии и широко используются на космических станциях и в других областях. Германий также является компонентом линз инфракрасных приборов слежения, «глазами» аэрокосмических аппаратов.
«Брусчатка» для передачи информации
В эпоху Интернета каждый, наверное, имел такой опыт. Медленная загрузка при просмотре новостей расстраивает людей, а задержка при просмотре видео заставляет чесать затылки. Вышеуказанные проблемы могут быть решены операторами, повышающими пропускную способность. Если широкополосная связь — это «дорога» информационной связи, то оптическое волокно — это «шоссе» на дороге, а германий — «брусчатка» шоссе. Тетрахлорид германия можно использовать для изготовления заготовок оптического волокна, играя роль легирования и фотоэлектрического преобразования. Это важное сырье для изготовления оптических волокон.
Оптическое волокно является широко используемым проводником связи, и в настоящее время ему не существует замены. Начиная с XXI века, ежегодные темпы роста мирового спроса на оптическое волокно достигают 20%. В частности, спрос на связь в развивающихся странах продолжает быстро расти. С развитием стратегии моей страны «Широкополосный доступ в Китае», реализацией концепции «Интернет +», «повышение скорости и снижение платы» и других политик, а также с наступлением эры 5G Интернета для всего, спрос на оптические количество клетчатки продолжает увеличиваться.
«Волшебная таблетка» долголетия
Здоровье и долголетие волновали людей с давних времен. «Материа медика Шэнь Нуна» и «Сборник Материи медики» называют Ganoderma lucidum лучшим лекарством, и это сокровище среди драгоценных лекарственных материалов. Современные медицинские исследования показывают, что Ganoderma lucidum содержит множество алкалоидов, основными компонентами которых являются ионы германия и полимерные полисахариды, которые могут повысить способность организма к самовосстановлению и иммунитету, а также улучшить здоровье человека. Кроме того, органический германий содержат редкие китайские лекарственные травы, такие как женьшень, лайчья ягода и глаза хоззена, а также овощи, такие как чеснок и картофель. Исследования китайских учёных показали, что 20-летний дикий женьшень содержит до 400×10 германия.-6, тогда как садовый женьшень (искусственно культивируемый) редко превышает 50×10-6.
Добрые советы
Можно ли есть что-нибудь, содержащее германий?
Нет.
Элемент германий делится на органический германий и неорганический германий. Неорганический германий в основном получают из угля и сульфидной руды. Монокристалл германия и кристалл германата висмута (Bi12GeO20), образующиеся после обработки и экстракции, могут быть использованы в области инфракрасной оптики. Только германий, существующий в виде органических солей, называется органическим германием и полезен для организма человека. Органический германий можно разделить на синтетический и чистый природный. Первый органический германий — тетраэтилгерманий — был синтезирован в 1887 году. К настоящему времени синтезировано более 200 видов органического германия. Среди них наиболее важным является то, что в 1967 году японский врач Казухико Асаи и другие синтезировали водорастворимый органический оксид германия Ge-132 (научное название: -карбоксиэтилгерманий сесквиоксид). Он может побудить организм вырабатывать гамма-интерферон и может индуцировать трансформацию «спящих» макрофагов в противоопухолевые макрофаги, тем самым индуцируя противораковую активность интерферона. С тех пор органический германий начал проявлять свои таланты в области фармацевтики, товаров для здоровья и косметики.
В настоящее время органический германий используется в клинических целях для лечения различных видов рака, ревматоидного артрита, катаракты, гипертонии и других симптомов. Медицинское сообщество провозгласило органический германий «германием-спасителем» человечества в 21 веке.