Deuteerium on vesiniku stabiilne isotoop. Sellel isotoobil on veidi erinevad omadused kui selle kõige levinumal looduslikul isotoobil (protiumil) ning see on väärtuslik paljudes teadusdistsipliinides, sealhulgas tuumamagnetresonantsspektroskoopias ja kvantitatiivses massispektromeetrias. Seda kasutatakse mitmesuguste teemade uurimiseks, alates keskkonnauuringutest kuni haiguste diagnoosimiseni.

Stabiilsete isotoopidega märgistatud kemikaalide turg on viimase aasta jooksul kogenud dramaatilist hinnatõusu, enam kui 200%. See trend on eriti ilmne selliste stabiilsete isotoopidega märgistatud kemikaalide nagu 13CO2 ja D2O hindades, mis hakkavad tõusma 2022. aasta esimesel poolel. Lisaks on märkimisväärselt tõusnud stabiilsete isotoopidega märgistatud biomolekulide, näiteks glükoosi või aminohapete, hind, mis on rakukultuuri keskkondade olulised komponendid.

Suurem nõudlus ja vähenenud pakkumine toovad kaasa kõrgemad hinnad

Mis täpselt on viimase aasta jooksul deuteeriumi pakkumist ja nõudlust nii oluliselt mõjutanud? Deuteeriumiga märgistatud kemikaalide uued rakendused loovad deuteeriumi järele kasvavat nõudlust.

Toimeainete (API-de) deuteratsioon

Deuteeriumi (D, deuteerium) aatomitel on inimkeha ravimite metabolismi kiirusele pärssiv toime. On näidatud, et see on ohutu koostisosa terapeutilistes ravimites. Arvestades deuteeriumi ja protiumi sarnaseid keemilisi omadusi, saab deuteeriumi mõnedes ravimites kasutada protiumi asendajana.

Deuteeriumi lisamine ei mõjuta ravimi terapeutilist toimet oluliselt. Ainevahetusuuringud on näidanud, et deuteeriumi sisaldavad ravimid säilitavad üldiselt täieliku toime ja tugevuse. Deuteeriumi sisaldavad ravimid metaboliseeruvad aga aeglasemalt, mille tulemuseks on sageli pikemaajaline toime, väiksemad või vähem annused ja vähem kõrvaltoimeid.

Kuidas deuteerium aeglustab ravimite metabolismi? Deuteerium on võimeline moodustama ravimimolekulides tugevamaid keemilisi sidemeid võrreldes protiumiga. Arvestades, et ravimite metabolism hõlmab sageli selliste sidemete purunemist, tähendavad tugevamad sidemed aeglasemat ravimite metabolismi.

Deuteeriumoksiidi kasutatakse lähteainena mitmesuguste deuteeriumiga märgistatud ühendite, sealhulgas deuteeritud toimeainete saamiseks.

Deutereeritud kiudoptiline kaabel

Kiudoptilise tootmise viimases etapis töödeldakse kiudoptilisi kaableid deuteeriumgaasiga. Teatud tüüpi optilised kiud on vastuvõtlikud oma optilise jõudluse halvenemisele, mis on nähtus, mille põhjustavad keemilised reaktsioonid kaablis või selle ümbruses asuvate aatomitega.

Selle probleemi leevendamiseks kasutatakse fiiberoptilistes kaablites sisalduva protiumi osa asendamiseks deuteeriumi. See asendus vähendab reaktsioonikiirust ja hoiab ära valguse läbilaskvuse halvenemise, pikendades lõppkokkuvõttes kaabli eluiga.

Räni pooljuhtide ja mikrokiipide deuteratsioon

Deuteeriumi-protiumi vahetusprotsessi deuteeriumgaasiga (deuteerium2; D2) kasutatakse räni pooljuhtide ja mikrokiipide tootmisel, mida sageli kasutatakse trükkplaatides. Deuteeriumi lõõmutamist kasutatakse protiumi aatomite asendamiseks deuteeriumiga, et vältida kiibiahelate keemilist korrosiooni ja kuumade laengukandjate efektide kahjulikke mõjusid.

Selle protsessi rakendamisega saab pooljuhtide ja mikrokiipide elutsüklit oluliselt pikendada ja parandada, võimaldades toota väiksemaid ja suurema tihedusega kiipe.

Orgaaniliste valgusdioodide (OLED) deuteratsioon

OLED, mis on lühend sõnadest „orgaaniline valgusdiood“ ja on orgaanilistest pooljuhtmaterjalidest valmistatud õhukese kilega seade. OLED-idel on traditsiooniliste valgusdioodidega (LED-idega) võrreldes madalam voolutihedus ja heledus. Kuigi OLED-ide tootmine on odavam kui tavapäraste LED-ide puhul, pole nende heledus ja eluiga nii kõrged.

OLED-tehnoloogia murranguliste täiustuste saavutamiseks on paljulubavaks lähenemisviisiks osutunud protiumi asendamine deuteeriumiga. Selle põhjuseks on asjaolu, et deuteerium tugevdab OLED-ides kasutatavate orgaaniliste pooljuhtmaterjalide keemilisi sidemeid, millel on mitmeid eeliseid: keemiline lagunemine toimub aeglasemalt, pikendades seadme eluiga.