Deuterium is een stabiele isotoop van waterstof. Deze isotoop heeft iets andere eigenschappen dan zijn meest voorkomende natuurlijke isotoop (protium), en is waardevol in veel wetenschappelijke disciplines, waaronder nucleaire magnetische resonantiespectroscopie en kwantitatieve massaspectrometrie. Het wordt gebruikt om een ​​verscheidenheid aan onderwerpen te bestuderen, van milieustudies tot ziektediagnose.

De markt voor stabiele, met isotopen gelabelde chemicaliën heeft het afgelopen jaar een dramatische prijsstijging van meer dan 200% gekend. Deze trend is vooral uitgesproken in de prijzen van stabiele basischemicaliën zoals 13CO2 en D2O, die in de eerste helft van 2022 beginnen te stijgen. Bovendien is er een aanzienlijke toename geweest van stabiele isotoopgelabelde biomoleculen zoals glucose. of aminozuren die belangrijke componenten zijn van celkweekmedia.

Een grotere vraag en een kleiner aanbod leiden tot hogere prijzen

Wat heeft het afgelopen jaar precies zo’n grote impact gehad op de vraag en het aanbod van deuterium? Nieuwe toepassingen van met deuterium gelabelde chemicaliën zorgen voor een groeiende vraag naar deuterium.

Deuteratie van actieve farmaceutische ingrediënten (API's)

Deuteriumatomen (D, deuterium) hebben een remmend effect op de snelheid van het geneesmiddelmetabolisme in het menselijk lichaam. Het is aangetoond dat het een veilig ingrediënt is in therapeutische medicijnen. Gezien de vergelijkbare chemische eigenschappen van deuterium en protium kan deuterium in sommige medicijnen worden gebruikt als vervanging voor protium.

Het therapeutische effect van het medicijn zal niet significant worden beïnvloed door de toevoeging van deuterium. Metabolismestudies hebben aangetoond dat deuteriumbevattende geneesmiddelen over het algemeen hun volledige potentie en potentie behouden. Deuteriumbevattende geneesmiddelen worden echter langzamer gemetaboliseerd, wat vaak resulteert in langduriger effecten, kleinere of minder doses en minder bijwerkingen.

Hoe heeft deuterium een ​​vertragend effect op het medicijnmetabolisme? Deuterium is in staat sterkere chemische bindingen te vormen binnen medicijnmoleculen vergeleken met protium. Aangezien het metabolisme van medicijnen vaak gepaard gaat met het verbreken van dergelijke bindingen, betekenen sterkere bindingen een langzamer metabolisme van geneesmiddelen.

Deuteriumoxide wordt gebruikt als uitgangsmateriaal voor de productie van verschillende met deuterium gelabelde verbindingen, waaronder gedeutereerde actieve farmaceutische ingrediënten.

Gedeutereerde glasvezelkabel

In de laatste fase van de glasvezelproductie worden glasvezelkabels behandeld met deuteriumgas. Bepaalde soorten optische vezels zijn gevoelig voor verslechtering van hun optische prestaties, een fenomeen dat wordt veroorzaakt door chemische reacties met atomen die zich in of rond de kabel bevinden.

Om dit probleem te verlichten, wordt deuterium gebruikt om een ​​deel van het protium dat aanwezig is in glasvezelkabels te vervangen. Deze vervanging vermindert de reactiesnelheid en voorkomt verslechtering van de lichttransmissie, waardoor uiteindelijk de levensduur van de kabel wordt verlengd.

Deuteratie van siliciumhalfgeleiders en microchips

Het proces van deuterium-protium-uitwisseling met deuteriumgas (deuterium 2; D 2 ) wordt gebruikt bij de productie van siliciumhalfgeleiders en microchips, die vaak in printplaten worden gebruikt. Deuterium-gloeien wordt gebruikt om protiumatomen te vervangen door deuterium om chemische corrosie van chipcircuits en schadelijke effecten van hete dragereffecten te voorkomen.

Door dit proces te implementeren kan de levenscyclus van halfgeleiders en microchips aanzienlijk worden verlengd en verbeterd, waardoor de productie van kleinere chips met een hogere dichtheid mogelijk wordt.

Deuteratie van organische lichtgevende diodes (OLED's)

OLED, een acroniem voor Organic Light Emitting Diode, is een dunnefilmapparaat dat is samengesteld uit organische halfgeleidermaterialen. OLED's hebben een lagere stroomdichtheid en helderheid vergeleken met traditionele lichtemitterende diodes (LED's). Hoewel OLED's minder duur zijn om te produceren dan conventionele LED's, zijn hun helderheid en levensduur niet zo hoog.

Om baanbrekende verbeteringen in de OLED-technologie te bereiken, is de vervanging van protium door deuterium een ​​veelbelovende aanpak gebleken. Dit komt omdat deuterium de chemische bindingen versterkt in de organische halfgeleidermaterialen die in OLED's worden gebruikt, wat verschillende voordelen met zich meebrengt: chemische degradatie vindt langzamer plaats, waardoor de levensduur van het apparaat wordt verlengd.