Дейтерий — стабильный изотоп водорода. Этот изотоп несколько отличается по свойствам от своего наиболее распространённого природного изотопа (протия) и ценен во многих научных дисциплинах, включая ядерно-магнитную резонансную спектроскопию и количественную масс-спектрометрию. Он используется для изучения различных тем — от изучения окружающей среды до диагностики заболеваний.

За последний год на рынке химических веществ, меченных стабильными изотопами, наблюдался резкий рост цен – более чем на 200%. Эта тенденция особенно ярко проявляется в ценах на основные химические вещества, меченные стабильными изотопами, такие как 13CO2 и D2O, которые начали расти в первой половине 2022 года. Кроме того, наблюдается значительный рост цен на биомолекулы, меченные стабильными изотопами, такие как глюкоза или аминокислоты, которые являются важными компонентами сред для культивирования клеток.

Рост спроса и сокращение предложения приводят к росту цен

Что именно оказало столь значительное влияние на предложение и спрос на дейтерий за последний год? Новые области применения химических веществ, меченных дейтерием, обуславливают растущий спрос на дейтерий.

Дейтерирование активных фармацевтических ингредиентов (АФИ)

Атомы дейтерия (D, дейтерий) оказывают ингибирующее действие на скорость метаболизма лекарственных препаратов в организме человека. Было показано, что он является безопасным компонентом терапевтических препаратов. Учитывая сходство химических свойств дейтерия и протия, дейтерий может использоваться в качестве заменителя протия в некоторых лекарственных средствах.

Добавление дейтерия не оказывает существенного влияния на терапевтический эффект препарата. Исследования метаболизма показали, что препараты, содержащие дейтерий, как правило, сохраняют полную эффективность. Однако препараты, содержащие дейтерий, метаболизируются медленнее, что часто приводит к более длительному эффекту, уменьшению дозы или уменьшению побочных эффектов и уменьшению побочных эффектов.

Как дейтерий замедляет метаболизм лекарств? Дейтерий способен образовывать более прочные химические связи в молекулах лекарств по сравнению с протием. Учитывая, что метаболизм лекарств часто сопровождается разрывом таких связей, более прочные связи приводят к более медленному метаболизму лекарств.

Оксид дейтерия используется в качестве исходного материала для получения различных соединений, меченных дейтерием, в том числе дейтерированных активных фармацевтических ингредиентов.

Дейтерированный волоконно-оптический кабель

На заключительном этапе производства оптоволокна оптические кабели обрабатываются дейтерием. Некоторые типы оптических волокон подвержены ухудшению оптических характеристик из-за химических реакций с атомами, находящимися внутри кабеля или вокруг него.

Для решения этой проблемы часть протия, присутствующего в оптоволоконных кабелях, заменяется дейтерием. Такая замена снижает скорость реакции и предотвращает ухудшение светопропускания, что в конечном итоге продлевает срок службы кабеля.

Дейтерирование кремниевых полупроводников и микросхем

Процесс обмена дейтерия на протий с использованием газообразного дейтерия (дейтерий₂; D₂) используется в производстве кремниевых полупроводников и микросхем, которые часто применяются в печатных платах. Отжиг с дейтерием используется для замены атомов протия дейтерием с целью предотвращения химической коррозии микросхем и вредного воздействия горячих носителей заряда.

Внедрение этого процесса позволяет значительно продлить и улучшить жизненный цикл полупроводников и микросхем, что позволяет производить микросхемы меньших размеров и более высокой плотности.

Дейтерирование органических светодиодов (OLED)

OLED (аббревиатура от Organic Light Emitting Diode) — это тонкоплёночное устройство, изготовленное из органических полупроводниковых материалов. OLED обладают меньшей плотностью тока и меньшей яркостью по сравнению с традиционными светодиодами. Хотя производство OLED обходится дешевле, чем производство обычных светодиодов, их яркость и срок службы не так высоки.

Для достижения революционных улучшений в технологии OLED замена протия на дейтерий оказалась перспективным подходом. Это связано с тем, что дейтерий укрепляет химические связи в органических полупроводниковых материалах, используемых в OLED, что даёт ряд преимуществ: химическая деградация происходит медленнее, что продлевает срок службы устройства.