Deuterium är en stabil isotop av väte. Denna isotop har något annorlunda egenskaper än dess mest förekommande naturliga isotop (protium), och är värdefull inom många vetenskapliga discipliner, inklusive kärnmagnetisk resonansspektroskopi och kvantitativ masspektrometri. Den används för att studera en mängd olika ämnen, från miljöstudier till sjukdomsdiagnostik.

Marknaden för stabila isotopmärkta kemikalier har sett en dramatisk prisökning med mer än 200 % under det senaste året. Denna trend är särskilt uttalad i priserna på grundläggande stabila isotopmärkta kemikalier som 13CO2 och D2O, som börjar stiga under första halvåret 2022. Dessutom har det skett en betydande ökning av stabila isotopmärkta biomolekyler som glukos eller aminosyror som är viktiga komponenter i cellodlingsmedia.

Ökad efterfrågan och minskat utbud leder till högre priser

Vad exakt har haft en så betydande inverkan på utbud och efterfrågan på deuterium under det senaste året? Nya tillämpningar av deuteriummärkta kemikalier skapar en växande efterfrågan på deuterium.

Deuteration av aktiva farmaceutiska ingredienser (API)

Deuterium (D, deuterium) atomer har en hämmande effekt på läkemedelsmetabolismen i människokroppen. Det har visat sig vara en säker ingrediens i terapeutiska läkemedel. Med tanke på de liknande kemiska egenskaperna hos deuterium och protium kan deuterium användas som ersättning för protium i vissa läkemedel.

Den terapeutiska effekten av läkemedlet kommer inte att påverkas nämnvärt av tillsatsen av deuterium. Metabolismstudier har visat att läkemedel som innehåller deuterium i allmänhet behåller full styrka och styrka. Läkemedel som innehåller deuterium metaboliseras dock långsammare, vilket ofta resulterar i mer långvariga effekter, mindre eller färre doser och färre biverkningar.

Hur har deuterium en bromsande effekt på läkemedelsmetabolismen? Deuterium kan bilda starkare kemiska bindningar i läkemedelsmolekyler jämfört med protium. Med tanke på att ämnesomsättningen av läkemedel ofta innebär att sådana bindningar bryts, innebär starkare bindningar långsammare läkemedelsmetabolism.

Deuteriumoxid används som utgångsmaterial för generering av olika deuteriummärkta föreningar, inklusive deutererade aktiva farmaceutiska ingredienser.

Deutererad fiberoptisk kabel

I slutskedet av fiberoptiktillverkningen behandlas fiberoptiska kablar med deuteriumgas. Vissa typer av optiska fibrer är känsliga för försämring av deras optiska prestanda, ett fenomen som orsakas av kemiska reaktioner med atomer placerade i eller runt kabeln.

För att lindra detta problem används deuterium för att ersätta en del av protiumet som finns i de fiberoptiska kablarna. Denna substitution minskar reaktionshastigheten och förhindrar försämring av ljustransmission, vilket i slutändan förlänger kabelns livslängd.

Deuteration av kiselhalvledare och mikrochips

Processen för deuterium-protiumutbyte med deuteriumgas (deuterium 2 ; D 2 ) används vid tillverkning av kiselhalvledare och mikrochips, som ofta används i kretskort. Deuteriumglödgning används för att ersätta protiumatomer med deuterium för att förhindra kemisk korrosion av chipkretsar och skadliga effekter av heta bärareffekter.

Genom att implementera denna process kan livscykeln för halvledare och mikrochips avsevärt förlängas och förbättras, vilket möjliggör tillverkning av mindre och högre densitetschips.

Deuteration av organiska ljusemitterande dioder (OLED)

OLED, en akronym för Organic Light Emitting Diode, är en tunnfilmsenhet som består av organiska halvledarmaterial. OLED:er har lägre strömtätheter och ljusstyrka jämfört med traditionella lysdioder (LED). Även om OLED:er är billigare att tillverka än konventionella lysdioder, är deras ljusstyrka och livslängd inte lika hög.

För att uppnå spelförändrande förbättringar i OLED-teknik har ersättning av protium med deuterium visat sig vara ett lovande tillvägagångssätt. Detta beror på att deuterium stärker de kemiska bindningarna i de organiska halvledarmaterialen som används i OLED, vilket ger flera fördelar: Kemisk nedbrytning sker i en långsammare takt, vilket förlänger enhetens livslängd.