Дейтерий — стабильный изотоп водорода. Этот изотоп обладает несколько иными свойствами, чем его наиболее распространенный природный изотоп (протий), и ценен во многих научных дисциплинах, включая спектроскопию ядерного магнитного резонанса и количественную масс-спектрометрию. Он используется для изучения самых разных тем, от экологических исследований до диагностики заболеваний.

На рынке меченых стабильными изотопами химических веществ за последний год наблюдался резкий рост цен — более чем на 200%. Эта тенденция особенно заметна в ценах на основные меченые стабильными изотопами химические вещества, такие как 13CO2 и D2O, которые начали расти в первой половине 2022 года. Кроме того, значительно увеличился спрос на меченые стабильными изотопами биомолекулы, такие как глюкоза или аминокислоты, являющиеся важными компонентами питательных сред для клеточных культур.

Увеличение 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 дейтерированных химических веществ создают растущий спрос на дейтерий.

Дейтерирование активных фармацевтических ингредиентов (АФИ)

Атомы дейтерия (D, дейтерий) оказывают ингибирующее действие на скорость метаболизма лекарственных средств в организме человека. Доказано, что он является безопасным компонентом в терапевтических препаратах. Ввиду сходства химических свойств дейтерия и протия, дейтерий может использоваться в качестве заменителя протия в некоторых лекарственных средствах.

Добавление дейтерия не окажет существенного влияния на терапевтический эффект препарата. Исследования метаболизма показали, что препараты, содержащие дейтерий, как правило, сохраняют свою полную эффективность. Однако препараты, содержащие дейтерий, метаболизируются медленнее, что часто приводит к более длительному эффекту, меньшим дозам и меньшему количеству побочных эффектов.

Каким образом дейтерий замедляет метаболизм лекарственных препаратов? Дейтерий способен образовывать более прочные химические связи внутри молекул лекарственных препаратов по сравнению с протием. Учитывая, что метаболизм лекарств часто включает разрыв таких связей, более прочные связи означают более медленный метаболизм препарата.

Оксид дейтерия используется в качестве исходного материала для получения различных дейтерированных соединений, включая дейтерированные активные фармацевтические ингредиенты.

Дейтерированный волоконно-оптический кабель

На заключительном этапе производства волоконно-оптических кабелей их обрабатывают дейтериевым газом. Некоторые типы оптического волокна подвержены ухудшению своих оптических характеристик — явлению, вызванному химическими реакциями с атомами, расположенными внутри или вокруг кабеля.

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

Дейтерирование кремниевых полупроводников и микрочипов

Процесс обмена дейтерия и протия с использованием газообразного дейтерия (дейтерий²⁻; D₂) применяется в производстве кремниевых полупроводников и микросхем, которые часто используются в печатных платах. Дейтериевый отжиг используется для замещения атомов протия дейтерием с целью предотвращения химической коррозии цепей микросхем и вредного воздействия эффектов горячих носителей заряда.

Внедрение этого процесса позволяет значительно продлить и улучшить жизненный цикл полупроводников и микросхем, что дает возможность производить более компактные и высокоплотные чипы.

Дейтерирование органических светодиодов (OLED)

OLED, аббревиатура от Organic Light Emitting Diode (органический светодиод), — это тонкопленочное устройство, состоящее из органических полупроводниковых материалов. OLED-дисплеи обладают более низкой плотностью тока и яркостью по сравнению с традиционными светодиодами (LED). Хотя производство OLED-дисплеев обходится дешевле, чем производство обычных светодиодов, их яркость и срок службы не так высоки.

Для достижения кардинальных улучшений в технологии OLED было обнаружено, что замена протия дейтерием является перспективным подходом. Это связано с тем, что дейтерий укрепляет химические связи в органических полупроводниковых материалах, используемых в OLED, что дает ряд преимуществ: химическая деградация происходит медленнее, что продлевает срок службы устройства.