Deuter jest stabilnym izotopem wodoru. Izotop ten ma nieco inne właściwości niż jego najliczniej występujący naturalny izotop (protium) i jest cenny w wielu dyscyplinach naukowych, w tym w spektroskopii jądrowego rezonansu magnetycznego i ilościowej spektrometrii mas. Jest wykorzystywany w badaniach z różnych dziedzin, od badań środowiskowych po diagnostykę chorób.

Rynek chemikaliów znakowanych stabilnymi izotopami odnotował w ciągu ostatniego roku gwałtowny wzrost cen o ponad 200%. Tendencja ta jest szczególnie widoczna w przypadku cen podstawowych chemikaliów znakowanych stabilnymi izotopami, takich jak 13CO2 i D2O, których wzrost rozpoczął się w pierwszej połowie 2022 roku. Ponadto, nastąpił znaczny wzrost cen biocząsteczek znakowanych stabilnymi izotopami, takich jak glukoza czy aminokwasy, które są ważnymi składnikami podłoży do hodowli komórkowych.

Wzrost popytu i spadek podaży prowadzą do wyższych cen

Co dokładnie miało tak znaczący wpływ na podaż i popyt na deuter w ciągu ostatniego roku? Nowe zastosowania związków chemicznych znakowanych deuterem generują rosnący popyt na deuter.

Deuterowanie aktywnych składników farmaceutycznych (API)

Atomy deuteru (D, deuter) hamują metabolizm leków w organizmie człowieka. Wykazano, że jest on bezpiecznym składnikiem leków terapeutycznych. Ze względu na podobne właściwości chemiczne deuteru i protu, deuter może być stosowany jako substytut protu w niektórych lekach.

Dodatek deuteru nie wpłynie znacząco na efekt terapeutyczny leku. Badania metabolizmu wykazały, że leki zawierające deuter zazwyczaj zachowują pełną moc i skuteczność. Jednak leki zawierające deuter są wolniej metabolizowane, co często skutkuje dłuższym czasem działania, mniejszymi lub rzadszymi dawkami i mniejszą liczbą działań niepożądanych.

W jaki sposób deuter spowalnia metabolizm leków? Deuter jest zdolny do tworzenia silniejszych wiązań chemicznych w cząsteczkach leków w porównaniu z protem. Ponieważ metabolizm leków często wiąże się z rozrywaniem takich wiązań, silniejsze wiązania oznaczają wolniejszy metabolizm leku.

Tlenek deuteru jest stosowany jako materiał wyjściowy do wytwarzania różnych związków znakowanych deuterem, w tym deuterowanych aktywnych składników farmaceutycznych.

Deuterowany kabel światłowodowy

W końcowym etapie produkcji światłowodów, kable światłowodowe są poddawane działaniu deuteru. Niektóre rodzaje włókien optycznych są podatne na degradację parametrów optycznych, zjawisko to jest spowodowane reakcjami chemicznymi z atomami znajdującymi się w kablu lub wokół niego.

Aby złagodzić ten problem, część protu obecnego w światłowodach zastępuje się deuterem. To zastąpienie zmniejsza szybkość reakcji i zapobiega degradacji transmisji światła, co ostatecznie wydłuża żywotność kabla.

Deuterowanie półprzewodników krzemowych i mikroprocesorów

Proces wymiany deuter-prot z gazowym deuterem (deuterem 2 ; D 2 ) jest wykorzystywany w produkcji półprzewodników krzemowych i mikroprocesorów, często stosowanych w płytkach drukowanych. Wyżarzanie deuteru służy do zastępowania atomów protu deuterem, aby zapobiec korozji chemicznej układów scalonych i szkodliwemu wpływowi gorących nośników.

Dzięki wdrożeniu tego procesu cykl życia półprzewodników i mikroprocesorów może ulec znacznemu wydłużeniu i poprawie, co umożliwia produkcję mniejszych układów scalonych o większej gęstości.

Deuterowanie organicznych diod elektroluminescencyjnych (OLED)

OLED, skrót od Organic Light Emitting Diode (organiczna dioda elektroluminescencyjna), to urządzenie cienkowarstwowe zbudowane z organicznych materiałów półprzewodnikowych. Diody OLED charakteryzują się niższą gęstością prądu i jasnością w porównaniu z tradycyjnymi diodami elektroluminescencyjnymi (LED). Chociaż produkcja diod OLED jest tańsza niż konwencjonalnych diod LED, ich jasność i żywotność nie są tak wysokie.

Aby osiągnąć przełomowe udoskonalenia w technologii OLED, zastąpienie protu deuterem okazało się obiecującym rozwiązaniem. Dzieje się tak, ponieważ deuter wzmacnia wiązania chemiczne w organicznych materiałach półprzewodnikowych stosowanych w OLED, co niesie ze sobą szereg korzyści: Degradacja chemiczna przebiega wolniej, wydłużając żywotność urządzenia.