Deuterium er en stabil isotop av hydrogen. Denne isotopen har litt andre egenskaper enn dens mest tallrike naturlige isotop (protium), og er verdifull i mange vitenskapelige disipliner, inkludert kjernemagnetisk resonansspektroskopi og kvantitativ massespektrometri. Den brukes til å studere en rekke emner, fra miljøstudier til sykdomsdiagnose.

Markedet for stabile isotopmerkede kjemikalier har hatt en dramatisk prisøkning på mer enn 200 % det siste året. Denne trenden er spesielt tydelig i prisene på grunnleggende stabile isotopmerkede kjemikalier som 13CO2 og D2O, som begynner å stige i første halvdel av 2022. I tillegg har det vært en betydelig økning i stabile isotopmerkede biomolekyler som glukose eller aminosyrer som er viktige komponenter i cellekulturmedier.

Økt etterspørsel og redusert tilbud fører til høyere priser

Hva har egentlig hatt en så betydelig innvirkning på tilbud og etterspørsel etter deuterium det siste året? Nye anvendelser av deuterium-merkede kjemikalier skaper økende etterspørsel etter deuterium.

Deuterasjon av aktive farmasøytiske ingredienser (API)

Deuterium (D, deuterium) atomer har en hemmende effekt på legemiddelmetabolismen i menneskekroppen. Det har vist seg å være en sikker ingrediens i terapeutiske medisiner. I lys av de lignende kjemiske egenskapene til deuterium og protium, kan deuterium brukes som erstatning for protium i noen medisiner.

Den terapeutiske effekten av stoffet vil ikke bli betydelig påvirket av tilsetning av deuterium. Metabolismestudier har vist at legemidler som inneholder deuterium generelt beholder full styrke og styrke. Imidlertid metaboliseres deuteriumholdige legemidler langsommere, noe som ofte resulterer i langvarige effekter, mindre eller færre doser og færre bivirkninger.

Hvordan har deuterium en bremsende effekt på legemiddelmetabolismen? Deuterium er i stand til å danne sterkere kjemiske bindinger i legemiddelmolekyler sammenlignet med protium. Gitt at metabolismen av legemidler ofte innebærer brudd av slike bindinger, betyr sterkere bindinger langsommere legemiddelmetabolisme.

Deuteriumoksid brukes som utgangsmateriale for generering av ulike deuteriummerkede forbindelser, inkludert deutererte aktive farmasøytiske ingredienser.

Deuterert fiberoptisk kabel

I sluttfasen av fiberoptisk produksjon behandles fiberoptiske kabler med deuteriumgass. Visse typer optisk fiber er utsatt for forringelse av deres optiske ytelse, et fenomen forårsaket av kjemiske reaksjoner med atomer plassert i eller rundt kabelen.

For å lindre dette problemet, brukes deuterium for å erstatte noe av protiumet som finnes i de fiberoptiske kablene. Denne substitusjonen reduserer reaksjonshastigheten og forhindrer nedbrytning av lystransmisjon, og forlenger til slutt kabelens levetid.

Deuterering av silisiumhalvledere og mikrobrikker

Prosessen med deuterium-protium-utveksling med deuteriumgass (deuterium 2 ; D 2 ) brukes i produksjonen av silisiumhalvledere og mikrobrikker, som ofte brukes i kretskort. Deuteriumgløding brukes til å erstatte protiumatomer med deuterium for å forhindre kjemisk korrosjon av brikkekretser og skadelige effekter av varmebærereffekter.

Ved å implementere denne prosessen kan livssyklusen til halvledere og mikrobrikker forlenges og forbedres betydelig, noe som tillater produksjon av mindre og høyere tetthetsbrikker.

Deuterasjon av organiske lysdioder (OLED)

OLED, et akronym for Organic Light Emitting Diode, er en tynnfilmsenhet som består av organiske halvledermaterialer. OLED-er har lavere strømtettheter og lysstyrke sammenlignet med tradisjonelle lysemitterende dioder (LED). Mens OLED-er er rimeligere å produsere enn konvensjonelle LED-er, er ikke lysstyrken og levetiden like høy.

For å oppnå spillendrende forbedringer i OLED-teknologi, har erstatning av protium med deuterium vist seg å være en lovende tilnærming. Dette er fordi deuterium styrker de kjemiske bindingene i de organiske halvledermaterialene som brukes i OLED-er, noe som gir flere fordeler: Kjemisk nedbrytning skjer i langsommere hastighet, og forlenger enhetens levetid.