Deuterium är en stabil isotop av väte. Denna isotop har egenskaper som skiljer sig något från dess vanligaste 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 på mer än 200 % under det senaste året. Denna trend är särskilt uttalad i priserna på basiska stabila isotopmärkta kemikalier som 13CO2 och D2O, vilka börjar stiga under första halvåret 2022. Dessutom har det skett en betydande ökning av stabila isotopmärkta biomolekyler som glukos eller aminosyror, vilka är viktiga komponenter i cellodlingsmedier.

Ökad efterfrågan och minskat utbud leder till högre priser

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

Deuterering av aktiva farmaceutiska ingredienser (API:er)

Deuteriumatomer (D, deuterium) har en hämmande effekt på läkemedelsmetabolism 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.

Läkemedlets terapeutiska effekt påverkas inte signifikant av tillsats av deuterium. Metabolismstudier har visat att deuteriuminnehållande läkemedel generellt bibehåller full potens och potens. Deuteriuminnehållande läkemedel metaboliseras dock långsammare, vilket ofta resulterar i mer långvariga effekter, mindre eller färre doser och färre biverkningar.

Hur har deuterium en bromsande effekt på läkemedelsmetabolism? Deuterium kan bilda starkare kemiska bindningar inom läkemedelsmolekyler jämfört med protium. Med tanke på att läkemedelsmetabolism 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 det sista steget av fiberoptisk tillverkning behandlas fiberoptiska kablar med deuteriumgas. Vissa typer av optiska fibrer är känsliga för försämring av sin optiska prestanda, ett fenomen som orsakas av kemiska reaktioner med atomer som finns i eller runt kabeln.

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

Deuterering av kiselhalvledare och mikrochips

Processen med deuterium-protiumutbyte med deuteriumgas (deuterium₂; D₂) används vid tillverkning av kiselhalvledare och mikrochips, vilka 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 förlängas och förbättras avsevärt, vilket möjliggör tillverkning av mindre och mer densitetsbaserade chips.

Deuterering av organiska lysdioder (OLED)

OLED, en förkortning för Organic Light Emitting Diode, är en tunnfilmskomponent som består av organiska halvledarmaterial. OLED-skivor har lägre strömtätheter och ljusstyrka jämfört med traditionella lysdioder (LED). Även om OLED-skivor är billigare att producera än konventionella LED-skivor, är deras ljusstyrka och livslängd inte lika hög.

För att uppnå banbrytande förbättringar inom OLED-tekniken har det visat sig vara lovande att ersätta protium med deuterium. Detta beror på att deuterium stärker de kemiska bindningarna i de organiska halvledarmaterialen som används i OLED:er, vilket medför flera fördelar: Kemisk nedbrytning sker i en långsammare takt, vilket förlänger enhetens livslängd.