Indium wurde 1863 von den deutschen Chemikern Ferdinand Reich und Hieronymus Theodor Richter bei der Untersuchung von Zinkerzproben entdeckt. Das Vorhandensein einer vorherrschenden indigoblauen Spektrallinie legte den Namen nahe.

Eine größere Menge Indium wurde erstmals auf der Weltausstellung 1867 in Paris gezeigt. 

Nach einer ersten Anwendung ab 1933 als Legierungsbestandteil in Zahngold begann der umfangreiche Einsatz von Indium mit dem Zweiten Weltkrieg. Die Vereinigten Staaten setzten es als Beschichtung in hoch beanspruchten Lagern von Flugzeugen ein.

Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde Indium vor allem in der Elektronikindustrie, als Lötmaterial und in niedrig schmelzenden Legierungen eingesetzt. Auch die Verwendung in Kontrollstäben von Kernreaktoren wurde mit der zunehmenden Verwendung der Kernenergie wichtig. Dies führte bis 1980 zu einem ersten starken Ansteigen des Indiumpreises.

Ab 1987 wurden zwei neue Indiumverbindungen, der Halbleiter Indiumphosphid und das in dünnen Schichten leitende und durchsichtige Indiumzinnoxid entwickelt. Besonders Indiumzinnoxid wurde mit der Entwicklung von Flüssigkristallbildschirmen technisch interessant. Durch den hohen Bedarf wird seit 1992 der größte Teil des Indiums zu Indiumzinnoxid weiterverarbeitet.

Indium wird hauptsächlich als Indiumzinnoxid (ITO) verwendet, einer transparenten, leitfähigen Beschichtung, die für Touchscreens, Flachbildschirme (LCDs und OLEDs) und Solarmodule unerlässlich ist. Etwa drei Viertel der Nachfrage nach Indium gehen auf Touchscreens, LCD- und OLED-Monitore und faltbare Displays zurück.

Zehn bis 15 Prozent gehen in die Herstellung von Solarzellen (Dünnschicht-Solarzellen, Perowskit-Solarzellen).

Auch in Kernreaktoren spielt Indium eine Rolle.

Die weltweite Indiumproduktion beläuft sich auf jährlich etwa 1000 Tonnen.

Indium ist ein Nebenprodukt des Zinkabbaus (ca. 1 Tonne pro 1.000 Tonnen Zink). 90 Prozent der weltweiten Produktion werden aus dem Zinkerz Sphalerit gewonnen.

China, Kanada und Peru verfügen über Zinkvorkommen mit relevantem Indiumgehalt, wobei China die weltweit Indiumproduktion mit einem Marktanteil von über 50 Prozent dominiert.
Das größte Indium-Unternehmen ist Zhuzhou Smelter Group.

Etwa 30 Prozent des Indiums stammen mittlerweile aus Recycling.

Antimonzinnoxid-Beschichtungen wurden als Alternative zu ITO-Beschichtungen in LCDs entwickelt.

Kohlenstoffnanoröhren-Beschichtungen wurden als Alternative zu ITO-Beschichtungen in flexiblen Displays, Solarzellen und Touchscreens entwickelt.

Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT) wurde ebenfalls als Ersatz für ITO in flexiblen Displays und organischen Leuchtdioden entwickelt. Kupfer- oder Silber-Nanodrähte wurden als Ersatz für ITO in Touchscreens untersucht.

Graphen wurde als Ersatz für ITO-Elektroden in Solarzellen entwickelt und auch als Ersatz für ITO in flexiblen Touchscreens untersucht.

Hafnium kann Indium in Steuerstablegierungen von Kernreaktoren ersetzen.

Erstmals entdeckt wurde das Mineral im Menaccan-Tal in Cornwall (Großbritannien) und wurde von William Gregor 1791 beschrieben. Bezeichnet wurde es zunächst nach seinem Fundort als Menaccanit.

Den bis heute gültigen Namen Ilmenit erhielt das Mineral 1827 vom Mineralogen Adolph Theodor Kupffer. Er stellte fest, dass das vom Berg Ilmen im russischen Ilmengebirge stammende Mineral kein Titanit war, sondern eine neue Verbindung.

Im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert wurde Titandioxid für seine strahlend weißen Pigmenteigenschaften geschätzt, was zu einem erhöhten Interesse an Ilmenit führte.

1916 begann die kommerzielle Produktion von Titandioxid aus Ilmenit im norwegischen Fredrikstad sowie fast zeitgleich in den USA. Das Titandioxid-Pigment aus dem norwegischen Werk ersetzte zunehmend das bis dahin gebräuchliche gesundheitsschädliche Bleisulfat als Weißpigment und stellt bis heute unter dem Namen Kronos International Titandioxid her.

In den 1940er Jahren entwickelte Kroll-Verfahren ermöglichte die Gewinnung von Titan, das die Luft- und Raumfahrtindustrie sowie die Rüstungsindustrie aufgrund seiner Leichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit schätzte. Dies führte zu vermehrtem Abbau von Ilmenit.

Ilmenit kann entweder über das Sulfat- oder das Chloridverfahren in Titandioxid in Pigmentqualität umgewandelt werden. Ilmenit kann auch über das Becher-Verfahren zu Titandioxid in Form von Rutil veredelt und gereinigt werden.

Ilmenit-Erze können werden durch Schmelzverfahren in flüssiges Eisen und eine titanreiche Schlacke umgewandelt.

Stahlherstellern nutzen Ilmeniterz als Flussmittel zur feuerfesten Auskleidung von Hochöfen.
Über die aluminothermische Reduktion kann Ilmenit zur Herstellung von Ferrotitan verwendet werden.

Die weltweite Ilmenitproduktion beträgt um die 10 Millionen Tonnen jährlich.

Zu den wichtigsten Produzenten zählen China, mit jährlich etwa 3,5 Millionen Tonnen, Mosambik, rund 1,5 Millionen Tonnen und Südafrika mit geschätzt 1,2 Millionen Tonnen.

Lac Tio in Kanada ist das größte feste Ilmenitvorkommen der Welt und wird von Rio Tinto abgebaut.

Bei Tellnes in Norwegen handelt es sich um eine der größten Ilmenit-Minen der Welt, die von Kronos International, einem der führenden Titandioxid-Produzenten betrieben wird.

Germanium wurde 1886 von deutschen Chemiker Clemens Winkler entdeckt. Knapp zehn Jahre zuvor sagte der russische Chemiker Dmitri Iwanowitsch Mendelejeff die Existenz von Germanium voraus, das homolog zu Silizium sein würde. Das damals noch unentdeckte Element nannte Mendelejeff Eka-Silizium. Winkler gab dem Element den Namen Germanium.

Die schlechte Verfügbarkeit des Elements erschwerte weitere Untersuchungen. Zudem erschlossen sich für das seltene nichtmetallische Element zunächst keine technischen Anwendungen.

Germanium erlangte erst nach 1945 wirtschaftliche Bedeutung, als man seine Eigenschaften als Halbleiter für die Elektronik erkannte.

Viele andere Stoffe werden heute ebenfalls als Halbleiter verwendet, doch Germanium bleibt von größter Bedeutung für die Herstellung von Transistoren und Bauteilen für Geräte wie Gleichrichter und Fotozellen.

Rund die Hälfte des Germaniums wird in der Glasfasern eingesetzt. Dabei wird Germaniumdioxid verwendet, um die Lichtübertragung zu verbessern. Für Hochgeschwindigkeitsinternet, Telekommunikation und Rechenzentren ist Germanium unverzichtbar.

Das zweitwichtigste Anwendungsgebiet mit einem Anteil von etwa 30 Prozent sind Infrarotoptik (IR) und Wärmebildgebung. Hierfür werden etwa Germaniumlinsen und -fenster in militärischen Nachtsichtgeräten und Wärmebildkameras verbaut. In der Automobilindustrie kommt Germanium in Fahrerassistenzsysteme zur Anwendung sowie auch in der Satellitenbildgebung.

Die Verwendung von Germanium in Halbleitern und Elektronik ist weiter relevant, aber rückläufig. Sie werden etwa in Hochgeschwindigkeitstransistoren, Dioden und Solarzellen verwendet. Silizium-Germanium-Legierungen (SiGe) verbessern die Leistung von 5G- und Mobilfunkchips.

Germanium fällt als Nebenprodukt bei der Verarbeitung von Zink und Kohle an. 80 Prozent des weltweiten gewonnenen Germaniums stammen aus der Zinkerzverarbeitung. Das wichtigste Mineral für die Germaniumgewinnung aus Zink ist Sphalerit, das bedeutendste Zinkerz.

China ist ein bedeutender Produzent von Germanium aus Kohlequellen. Bei der Verbrennung von Kohle reichert sich Germanium in Flugasche an, aus der es dann gewonnen wird.

Nach China, das die globale Germaniumproduktion mit 60 bis 70 Prozent dominiert, sind Russland und Kanada weitere Produktionsländer.

Der größte Germaniumproduzent der Welt ist das chinesische Unternehmen Yunnan Germanium Industry mit Hauptsitz in Kunming in der Provinz Yunnan.

Silizium- oder Galliumarsenid ersetzen Germanium in bestimmten elektronischen Anwendungen.

Einige Metallverbindungen können in Hochfrequenzelektronikanwendungen und in einigen Leuchtdiodenanwendungen ersetzt werden.

Chalkogenidglas wurde als Ersatz für Germaniummetall in Infrarotanwendungen verwendet.

Antimon und Titan werden als Polymerisationskatalysatoren eingesetzt.

elementares Germanium

Germanium steht im Periodensystem in der Serie der Halbmetalle, wird aber nach neuerer Definition als Halbleiter klassifiziert. Elementares Germanium ist sehr spröde und an der Luft bei Raumtemperatur sehr beständig. Erst bei starkem Glühen in einer Sauerstoff-Atmosphäre wird es zu Germanium(IV)-oxid (GeO2) oxidiert. GeO2 ist dimorph und wird bei 1033 °C von der Rutil-Modifikation (CN =6), in die ß-Quarz-Struktur (CN=4) überführt. In Pulverform ist es ein entzündbarer Feststoff und kann durch kurzzeitige Einwirkung einer Zündquelle leicht entzündet werden und brennt nach deren Entfernung weiter. Die Entzündungsgefahr ist umso größer, je feiner der Stoff verteilt ist. In kompakter Form ist es nicht brennbar. Germanium ist zwei- und vierwertig. Germanium(IV)-Verbindungen sind am beständigsten. Von Salzsäure, Kalilauge und verdünnter Schwefelsäure wird Germanium nicht angegriffen. In alkalischen Wasserstoffperoxid-Lösungen, konzentrierter heißer Schwefelsäure und konzentrierter Salpetersäure wird es dagegen unter Bildung von Germaniumdioxidhydrat aufgelöst. Gemäß seiner Stellung im Periodensystem steht es in seinen chemischen Eigenschaften zwischen Silicium und Zinn.

Germanium weist als einer von wenigen Stoffen die Eigenschaft der Dichteanomalie auf. Seine Dichte ist in festem Zustand niedriger als in flüssigem. Seine Bandlücke beträgt bei Zimmertemperatur ca. 0,67 eV.

Gallium wurde 1875 vom französischen Chemiker Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran entdeckt. Zuvor sagte der russische Chemiker Dmitri Iwanowitsch Mendelejeff die Existenz eines Elements voraus, das im Periodensystem zwischen Aluminium und Indium liegen würde. Das damals noch unentdeckte Element, wurde als Eka-Aluminium bezeichnet. Zu Ehren seines Vaterlandes gab Lecoq de Boisbaudran seiner Entdeckung den Namen Gallium.

Gallium blieb lange unbeachtet, da es nicht wirtschaftlich aus Erzen gewonnen werden konnte. Aufgrund der schlechten Verfügbarkeit und des dadurch resultierenden hohen Preises war das Interesse an dem Element Gallium und seiner Chemie gering.

Mit der Entdeckung der Halbleitereigenschaften von Galliumverbindungen nahm das Interesse an an dem Element zu.

Im Jahr 2024 lag der weltweite Galliumverbrauch schätzungsweise bei 600 Tonnen im Jahr. Der wichtigste Verbraucher ist die Elektronik- und Halbleiterindustrie.
Rund drei Viertel des Galliums wird für die Herstellung Gallium-Nitrid- (GaN) und Gallium-Arsenid-(GaAs)-Wafern verwendet. GaAs und GaN übertreffen Silizium als Halbleitermaterial hinsichtlich Geschwindigkeit, Hitzebeständigkeit und Energieeffizienz.

GaAs-Wafer werden in 5G- und 6G-Mobilfunkchips, Satelliten- und Radarsysteme und in der Optoelektronik (LEDs, Laserdioden, Solarzellen) verwendet.

Schnellladegeräte, Wechselrichter für Elektrofahrzeuge, Rechenzentren, Glasfaser und
Verteidigungssysteme wie Radare nutzen GaN-Halbleiter.

Kleinere Galliummengen werden auch in der Medizin und der Forschung verwendet.

Gallium fällt als Nebenprodukt der Aluminium- und Zinkherstellung an. Bauxit und Sphalerit sind daher die bedeutendsten Minerale. Bei Gallium ist Chinas Monopol besonders spürbar. Das Land kontrolliert zwischen 80 und 95 Prozent der Produktion. Führender Galliumhersteller ist China Germanium, ein Tochterunternehmen von Yunnan Chihong Zinc & Germanium, sowie der staatliche Aluminiumkonzern Chinalco.

Bis 2015 zählte die in Deutschland ansässige Firma Ingal Stade zum größten Galliumproduzenten außerhalb Chinas. Doch 2016 wurde der Betrieb eingestellt.

Flüssigkristalle aus organischen Verbindungen werden in optischen Anzeigen als Galliumersatz in LEDs eingesetzt.

Komplementäre Metalloxid-Halbleiter-Leistungsverstärker auf Siliziumbasis konkurrieren mit GaAs-Leistungsverstärkern in Mobiltelefonen der mittleren Preisklasse der dritten Generation (3G).

Indiumphosphid-Komponenten können GaAs-basierte Infrarot-Laserdioden in einigen Anwendungen mit spezifischen Wellenlängen ersetzen, und Helium-Neon-Laser konkurrieren mit GaAs in Anwendungen mit sichtbaren Laserdioden.

Silizium ist der Hauptkonkurrent von GaAs in Solarzellenanwendungen.

In vielen verteidigungsbezogenen Anwendungen werden aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften GaAs- und GaN-basierte Schaltkreise eingesetzt, für die es keine wirksamen Ersatzstoffe gibt.