Dioxyde de germanium

Les deux principaux polymorphes du dioxyde de germanium sont le GeO₂ hexagonal et le GeO₂ tétragonal. Le premier est semblable au quartz-β, dans lequel le germanium présente une coordinence de 4, tandis que le second, qui correspond à l'argutite, présente une structure de type rutile, dans lequel le germanium présente une coordinence de 6. Il existe également une forme amorphe semblable à celle du verre de quartz.

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  GeO₂ hexagonal
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  GeO₂ tétragonal

Le dioxyde de germanium peut être obtenu sous forme cristallisée aussi bien que sous forme amorphe. À pression atmosphérique, la structure amorphe est constituée d'un réseau de tétraèdres GeO₄. Lorsque la pression augmente jusqu'à environ 9 GPa, la coordinence moyenne du germanium passe progressivement de 4 à 5, avec un allongement de la liaison Ge–O[3]. Lorsque la pression augmente encore, jusqu'à environ 15 GPa, la coordinence du germanium passe à 6, et il se forme une structure plus dense constituée d'octaèdres GeO₆[4]. Si la pression est alors réduite, le cristal reprend sa structure tétraédrique[3] - [4]. Si au contraire la pression est augmentée, la forme rutile se transforme en forme orthorhombique de type CaCl₂[5].

L'indice de réfraction du dioxyde germanium de 1,7 ainsi que ses propriétés de dispersion optique en font un matériau intéressant pour les applications optiques telles que les objectifs grand angle, les lentilles pour objectifs de microscopes optiques, et pour le cœur des fibres optiques. Le germanium et son dioxyde sont tous deux transparents dans l'infrarouge. Le verre peut servir à produire des fenêtres et des lentilles pour les rayonnements infrarouges utilisées par exemple dans les jumelles de vision nocturne et les caméras thermiques. La résistance du GeO₂ en fait le matériau de prédilection pour les applications militaires.

On utilise un mélange de dioxyde de silicium SiO₂ et de dioxyde de germanium GeO₂ pour réaliser des fibres optiques et des guides d'ondes optiques (en). Le contrôle précis du rapport entre le silicium et le germanium permet de contrôler précisément l'indice de réfraction du matériau. Ces verres ont une viscosité inférieure et un indice de réfraction supérieur à ceux du dioxyde de silicium pur. Le dioxyde de germanium a remplacé le dioxyde de titane TiO₂ comme dopant des fibres en SiO₂, ce qui a permis de s'affranchir de la nécessité d'un traitement thermique qui rendait les fibres fragiles.

Le dioxyde de germanium est également utilisé comme catalyseur pour la production de résines de PET[6] ainsi que d'autres composés du germanium, des matériaux luminescents et des matériaux semiconducteurs.

Le dioxyde de germanium présente une faible toxicité mais est néphrotoxique à haute dose.

Il peut être utilisé comme source de germanium dans certains compléments alimentaires discutables[7] dont des doses élevées peuvent provoquer des empoisonnements graves au germanium.