Per secoli, l’umanità ha perseguito la scoperta e l’utilizzo di nuovi materiali per soddisfare la crescente domanda industriale. Alcuni materiali, tuttavia, sono eccezionalmente rari e difficili da ottenere, il che li rende particolarmente preziosi. Il gallio e il germanio sono due esempi classici.
I. Cosa sono il gallio e il germanio?
Il gallio è stato scoperto nel 1875 dal chimico francese Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran. È interessante notare che già nel 1871 Dmitri Mendeleev aveva notato una lacuna sotto l’alluminio nella tavola periodica. Predispose il peso atomico e la densità di questo elemento sconosciuto e lo chiamò “eka-alluminio” Il gallio divenne così il primo elemento della storia a essere previsto prima di essere confermato sperimentalmente.
Il gallio è un metallo di colore grigio-blu o bianco-argenteo con il simbolo chimico di gallio. Ha un punto di fusione molto basso ma un punto di ebollizione estremamente alto. Quanto basso? Può sciogliersi nel palmo della mano. Il suo punto di fusione è inferiore a 30 °C, mentre il punto di ebollizione raggiunge i 2403 °C. Questa insolita combinazione rende il gallio un materiale ideale per termometri ad alta temperatura e dispositivi di rilevamento termico.
Il germanio è un metalloide grigio-bianco con il simbolo chimico Ge. Appartiene allo stesso gruppo della tavola periodica di carbonio, silicio, stagno e piombo ed è un elemento relativamente stabile. Anche Mendeleev ne predisse l’esistenza, chiamandolo “eka-silicio” Nel 1886, il chimico tedesco Clemens Winkler lo scoprì nel minerale argyrodite e lo chiamò germanio in onore della Germania, dove fu trovato.
In seguito gli scienziati scoprirono che il germanio possiede proprietà elettriche uniche. Cristallizza in una struttura cubica a facce centrate e presenta un carattere metallico relativamente debole, ma prestazioni elettroniche eccezionali. La sua conducibilità elettrica è superiore a quella dei non metalli ma inferiore a quella dei metalli tipici: questo comportamento distintivo è quello che oggi riconosciamo come semiconduttore.
Sebbene il gallio e il germanio differiscano per forma fisica e proprietà specifiche, entrambi sono materiali chiave che sono stati previsti con successo sulla base dei principi della tavola periodica. Sono scarsi in natura, presentano caratteristiche tipiche dei semiconduttori e, grazie alle loro eccellenti proprietà elettroniche, occupano una posizione insostituibile nelle moderne industrie elettroniche e optoelettroniche.
Il germanio è un metallo?
Il germanio è classificato come metalloide (o semimetallo). Mentre la sua struttura cristallina assomiglia a quella dei metalli, le sue proprietà chimiche sono più vicine a quelle dei non metalli. Pertanto, il germanio non è né un metallo puro né un non metallo, ma un elemento che presenta caratteristiche di entrambi.
In sintesi, il germanio è un materiale metalloide ampiamente utilizzato nell’industria dei semiconduttori e dell’elettronica. Con il rapido sviluppo dei circuiti integrati su larga scala e della tecnologia 5G, si prevede che i materiali a base di germanio giocheranno un ruolo ancora più importante nel futuro del settore elettronico.
II. A cosa servono il gallio e il germanio? Sono efficaci?
Nella comunità scientifica, il gallio viene spesso definito “il nuovo grano dell’industria dei semiconduttori” per il suo enorme potenziale nella superconduttività, nei semiconduttori, nell’optoelettronica e nel magnetismo. Il gallio è in grado di condurre elettricità a temperatura ambiente, ha un’eccellente permeabilità magnetica e presenta una magnetizzazione di saturazione molto elevata. Queste proprietà lo rendono un materiale ideale per batterie ad alte prestazioni, materiali magnetici e chip per computer ad alta velocità.
Il gallio è anche ampiamente utilizzato nell’optoelettronica, compresi i display ad alta definizione, l’illuminazione a LED e i sensori fotoelettrici. Ma soprattutto, il gallio è molto promettente nelle applicazioni delle celle solari. Le sue proprietà di semiconduttore consentono una conversione più efficiente dell’energia solare in elettricità, dando nuovo impulso al settore delle energie rinnovabili.
Il germanio è un materiale semiconduttore essenziale e svolge un ruolo fondamentale nella produzione di dispositivi elettronici e optoelettronici. La sua eccellente conducibilità elettrica e le sue proprietà ottiche lo rendono ampiamente applicabile nella fabbricazione di dispositivi a semiconduttore.
Il germanio viene utilizzato anche per il drogaggio delle fibre ottiche e la conversione optoelettronica, aumentando l’indice di rifrazione delle fibre e riducendo le perdite di trasmissione del segnale, contribuendo così in modo significativo al progresso dell’industria delle telecomunicazioni.
I cristalli di germanio sono trasparenti alla luce infrarossa e opachi alla luce visibile e ultravioletta. Di conseguenza, sono comunemente utilizzati per produrre finestre, prismi e lenti al germanio a trasmissione infrarossa. Questi componenti sono ampiamente utilizzati nei sistemi militari di imaging termico, nell’osservazione astronomica e nell’ispezione industriale.
Nelle celle solari, in particolare in quelle all’arseniuro di gallio (GaAs), il germanio è spesso utilizzato come substrato per prolungare la durata e migliorare le prestazioni. Inoltre, il germanio viene utilizzato nelle celle solari a film sottile a base di silicio sotto forma di leghe silicio-germanio per contribuire a ridurre i costi.
Il germanio trova applicazione anche nelle apparecchiature mediche, come i rivelatori di raggi X e i sistemi di risonanza magnetica (MRI). Le sue proprietà uniche consentono di rilevare con precisione le radiazioni, fornendo un supporto affidabile per la diagnostica e il trattamento medico.
Il gallio e il germanio stanno diventando sempre più importanti nella tecnologia moderna. Che si tratti di semiconduttori, comunicazioni a fibre ottiche o pannelli solari, entrambi gli elementi occupano posizioni insostituibili.
III. Dove acquistare gallio e germanio?
Il gallio e il germanio possono essere reperiti attraverso i seguenti canali:
- Fornitori professionali di materiali metallici / commercianti di metalli rari: Offrono metalli, leghe e specifiche personalizzate di gallio e germanio di elevata purezza.
- Aziende produttrici di semiconduttori e materiali optoelettronici: Adatti per requisiti di gallio e germanio di grado wafer o elettronico.
- Piattaforme di reagenti scientifici e materiali da laboratorio: Progettate per l’acquisto di piccoli lotti in laboratorio.
- Canali commerciali internazionali e di produzione personalizzata: Soddisfare richieste di grandi volumi o requisiti speciali di purezza e forma (lingotti, pellet, polveri, cristalli)
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