Deuterium on vedyn stabiili isotooppi. Tällä isotoopilla on hieman erilaiset ominaisuudet kuin sen yleisimmällä luonnollisella isotoopilla (protium), ja se on arvokas monilla tieteenaloilla, mukaan lukien ydinmagneettinen resonanssispektroskopia ja kvantitatiivinen massaspektrometria. Sitä käytetään useiden eri aiheiden tutkimuksessa ympäristötutkimuksista tautien diagnosointiin.

Stabiileilla isotooppeilla merkittyjen kemikaalien markkinoilla on nähty dramaattinen, yli 200 prosentin hinnannousu viimeisen vuoden aikana. Tämä trendi on erityisen voimakas stabiileilla isotooppeilla merkittyjen peruskemikaalien, kuten 13CO2:n ja D2O:n, hinnoissa, jotka alkavat nousta vuoden 2022 alkupuoliskolla. Lisäksi stabiileilla isotooppeilla merkittyjen biomolekyylien, kuten glukoosin tai aminohappojen, jotka ovat tärkeitä soluviljelyalustojen komponentteja, hinnat ovat nousseet merkittävästi.

Lisääntynyt kysyntä ja vähentynyt tarjonta johtavat korkeampiin hintoihin

Mikä tarkalleen ottaen on vaikuttanut niin merkittävästi deuteriumin tarjontaan ja kysyntään viimeisen vuoden aikana? Deuteriumilla merkittyjen kemikaalien uudet sovellukset luovat kasvavaa deuteriumin kysyntää.

Vaikuttavien lääkeaineiden (API) deuterointi

Deuteriumin (D, deuterium) atomeilla on estävä vaikutus ihmiskehon lääkeaineenvaihdunnan nopeuteen. Sen on osoitettu olevan turvallinen ainesosa lääkkeissä. Deuteriumin ja protiumin samankaltaisten kemiallisten ominaisuuksien vuoksi deuteriumia voidaan käyttää protiumin korvikkeena joissakin lääkkeissä.

Deuteriumin lisääminen ei vaikuta merkittävästi lääkkeen terapeuttiseen vaikutukseen. Aineenvaihduntatutkimukset ovat osoittaneet, että deuteriumia sisältävät lääkkeet säilyttävät yleensä täyden tehonsa ja vahvuutensa. Deuteriumia sisältävät lääkkeet metaboloituvat kuitenkin hitaammin, mikä usein johtaa pidempikestoisempiin vaikutuksiin, pienempiin tai harvempiin annoksiin ja vähemmän sivuvaikutuksiin.

Miten deuterium hidastaa lääkeaineenvaihduntaa? Deuterium pystyy muodostamaan vahvempia kemiallisia sidoksia lääkemolekyylien sisällä verrattuna protiumiin. Koska lääkeaineiden aineenvaihduntaan liittyy usein tällaisten sidosten katkeaminen, vahvemmat sidokset tarkoittavat hitaampaa lääkeaineenvaihduntaa.

Deuteriumoksidia käytetään lähtöaineena erilaisten deuteriumleimattujen yhdisteiden, mukaan lukien deuteroitujen aktiivisten farmaseuttisten aineosien, tuotannossa.

Deuteroitu valokuitukaapeli

Kuituoptiikan valmistuksen viimeisessä vaiheessa kuituoptisia kaapeleita käsitellään deuteriumkaasulla. Tietyntyyppiset optiset kuidut ovat alttiita optisen suorituskyvyn heikkenemiselle, mikä johtuu kemiallisista reaktioista kaapelissa tai sen ympärillä sijaitsevien atomien kanssa.

Tämän ongelman lievittämiseksi osa valokuitukaapeleissa olevasta protiumista korvataan deuteriumilla. Tämä korvaaminen hidastaa reaktionopeutta ja estää valonläpäisyn heikkenemisen, mikä lopulta pidentää kaapelin käyttöikää.

Piipuolijohteiden ja mikrosirujen deuterointi

Deuterium-protium-vaihtoprosessia deuteriumkaasulla (deuterium2; D2) käytetään piipuolijohteiden ja mikrosirujen valmistuksessa, joita käytetään usein piirilevyissä. Deuteriumhehkutusta käytetään protiumatomien korvaamiseen deuteriumilla, jotta estetään sirupiirien kemiallinen korroosio ja kuumien kantoaaltojen haitalliset vaikutukset.

Tämän prosessin toteuttamisella puolijohteiden ja mikrosirujen elinkaarta voidaan pidentää ja parantaa merkittävästi, mikä mahdollistaa pienempien ja tiheämpien sirujen valmistuksen.

Orgaanisten valodiodien (OLED) deuteraatio

OLED, lyhenne sanoista Organic Light Emitting Diode, on ohutkalvolaite, joka koostuu orgaanisista puolijohdemateriaaleista. OLED-levyillä on pienemmät virrantiheydet ja kirkkaus verrattuna perinteisiin valodiodeihin (LED). Vaikka OLED-levyjen valmistus on halvempaa kuin perinteisten LEDien, niiden kirkkaus ja käyttöikä eivät ole yhtä korkeat.

OLED-teknologian mullistavien parannusten saavuttamiseksi lupaavaksi lähestymistavaksi on osoittautunut protiumin korvaaminen deuteriumilla. Tämä johtuu siitä, että deuterium vahvistaa OLED-näytöissä käytettyjen orgaanisten puolijohdemateriaalien kemiallisia sidoksia, mikä tuo useita etuja: Kemiallinen hajoaminen tapahtuu hitaammin, mikä pidentää laitteen käyttöikää.