Deuterium er en stabil isotop af brint. Denne isotop har lidt anderledes egenskaber end dens mest udbredte naturlige isotop (protium), og er værdifuld i mange videnskabelige discipliner, herunder nuklear magnetisk resonansspektroskopi og kvantitativ massespektrometri. Det bruges til at studere en række emner, fra miljøundersøgelser til sygdomsdiagnose.

Markedet for stabile isotopmærkede kemikalier har oplevet en dramatisk prisstigning på mere end 200% det seneste år. Denne tendens er især udtalt i priserne på basale stabile isotopmærkede kemikalier som 13CO2 og D2O, som begynder at stige i første halvår af 2022. Derudover har der været en markant stigning i stabile isotopmærkede biomolekyler som glucose eller aminosyrer, der er vigtige komponenter i cellekulturmedier.

Øget efterspørgsel og reduceret udbud fører til højere priser

Hvad er det helt præcist, der har haft en så betydelig indflydelse på udbud og efterspørgsel efter deuterium i løbet af det seneste år? Nye anvendelser af deuterium-mærkede kemikalier skaber stigende efterspørgsel efter deuterium.

Deuteration af aktive farmaceutiske ingredienser (API'er)

Deuterium (D, deuterium) atomer har en hæmmende effekt på stofskiftehastigheden i den menneskelige krop. Det har vist sig at være en sikker ingrediens i terapeutiske lægemidler. I lyset af de lignende kemiske egenskaber af deuterium og protium kan deuterium bruges som erstatning for protium i nogle lægemidler.

Den terapeutiske virkning af lægemidlet vil ikke blive væsentligt påvirket af tilsætning af deuterium. Metabolismeundersøgelser har vist, at deuteriumholdige lægemidler generelt bevarer fuld styrke og styrke. Imidlertid metaboliseres deuteriumholdige lægemidler langsommere, hvilket ofte resulterer i længerevarende virkninger, mindre eller færre doser og færre bivirkninger.

Hvordan har deuterium en decelererende effekt på stofskiftet? Deuterium er i stand til at danne stærkere kemiske bindinger i lægemiddelmolekyler sammenlignet med protium. Da stofskiftet af lægemidler ofte involverer brydning af sådanne bindinger, betyder stærkere bindinger langsommere stofskifte.

Deuteriumoxid bruges som udgangsmateriale til fremstilling af forskellige deuterium-mærkede forbindelser, herunder deutererede aktive farmaceutiske ingredienser.

Deutereret fiberoptisk kabel

I den sidste fase af fiberoptisk fremstilling behandles fiberoptiske kabler med deuteriumgas. Visse typer optiske fibre er modtagelige for forringelse af deres optiske ydeevne, et fænomen forårsaget af kemiske reaktioner med atomer placeret i eller omkring kablet.

For at afhjælpe dette problem bruges deuterium til at erstatte noget af det protium, der findes i de fiberoptiske kabler. Denne substitution reducerer reaktionshastigheden og forhindrer nedbrydning af lystransmission, hvilket i sidste ende forlænger kablets levetid.

Deuteration af siliciumhalvledere og mikrochips

Processen med deuterium-protium-udveksling med deuteriumgas (deuterium 2 ; D 2 ) bruges til fremstilling af siliciumhalvledere og mikrochips, som ofte bruges i printplader. Deuterium-annealing bruges til at erstatte protiumatomer med deuterium for at forhindre kemisk korrosion af chipkredsløb og skadelige virkninger af varmebærereffekter.

Ved at implementere denne proces kan halvlederes og mikrochips livscyklus forlænges og forbedres betydeligt, hvilket muliggør fremstilling af mindre og højere tæthedschips.

Deuteration af Organic Light Emitting Diodes (OLED'er)

OLED, et akronym for Organic Light Emitting Diode, er en tyndfilmsenhed sammensat af organiske halvledermaterialer. OLED'er har lavere strømtætheder og lysstyrke sammenlignet med traditionelle lysemitterende dioder (LED'er). Mens OLED'er er billigere at producere end konventionelle LED'er, er deres lysstyrke og levetid ikke så høj.

For at opnå spilskiftende forbedringer inden for OLED-teknologi har substitution af protium med deuterium vist sig at være en lovende tilgang. Dette skyldes, at deuterium styrker de kemiske bindinger i de organiske halvledermaterialer, der bruges i OLED'er, hvilket medfører flere fordele: Kemisk nedbrydning sker med en langsommere hastighed, hvilket forlænger enhedens levetid.