Deuterium là một đồng vị bền của hydro. Đồng vị này có tính chất hơi khác so với đồng vị tự nhiên phổ biến nhất của nó (protium), và rất có giá trị trong nhiều lĩnh vực khoa học, bao gồm quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân và phổ khối lượng định lượng. Nó được sử dụng để nghiên cứu nhiều chủ đề khác nhau, từ nghiên cứu môi trường đến chẩn đoán bệnh tật.

Thị trường hóa chất được đánh dấu bằng đồng vị bền đã chứng kiến ​​sự tăng giá mạnh mẽ hơn 200% trong năm qua. Xu hướng này đặc biệt rõ rệt ở giá các hóa chất được đánh dấu bằng đồng vị bền cơ bản như 13CO2 và D2O, bắt đầu tăng trong nửa đầu năm 2022. Ngoài ra, giá các phân tử sinh học được đánh dấu bằng đồng vị bền như glucose hoặc axit amin, những thành phần quan trọng của môi trường nuôi cấy tế bào, cũng tăng đáng kể.

Nhu cầu tăng và nguồn cung giảm dẫn đến giá cả tăng cao.

Điều gì đã tạo ra tác động đáng kể đến cung và cầu deuterium trong năm qua? Các ứng dụng mới của hóa chất được đánh dấu bằng deuterium đang tạo ra nhu cầu ngày càng tăng đối với deuterium.

Thay thế deuterium vào các hoạt chất dược phẩm (API)

Nguyên tử deuterium (D, deuterium) có tác dụng ức chế tốc độ chuyển hóa thuốc trong cơ thể người. Nó đã được chứng minh là một thành phần an toàn trong các loại thuốc điều trị. Do có tính chất hóa học tương tự với protium, deuterium có thể được sử dụng thay thế cho protium trong một số loại thuốc.

Tác dụng điều trị của thuốc sẽ không bị ảnh hưởng đáng kể bởi việc bổ sung deuterium. Các nghiên cứu về chuyển hóa đã chỉ ra rằng các thuốc chứa deuterium nhìn chung vẫn giữ nguyên hiệu lực và tác dụng ban đầu. Tuy nhiên, các thuốc chứa deuterium được chuyển hóa chậm hơn, thường dẫn đến tác dụng kéo dài hơn, liều lượng nhỏ hơn hoặc ít hơn, và ít tác dụng phụ hơn.

Deuterium có tác dụng làm chậm quá trình chuyển hóa thuốc như thế nào? Deuterium có khả năng tạo ra các liên kết hóa học mạnh hơn trong phân tử thuốc so với protium. Vì quá trình chuyển hóa thuốc thường liên quan đến việc phá vỡ các liên kết này, nên các liên kết mạnh hơn đồng nghĩa với việc quá trình chuyển hóa thuốc diễn ra chậm hơn.

Deuterium oxide được sử dụng làm nguyên liệu ban đầu để tạo ra nhiều hợp chất được đánh dấu bằng deuterium, bao gồm cả các hoạt chất dược phẩm được deuter hóa.

Cáp quang được deuter hóa

Ở giai đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất cáp quang, cáp quang được xử lý bằng khí deuterium. Một số loại sợi quang dễ bị suy giảm hiệu suất quang học, hiện tượng này gây ra bởi các phản ứng hóa học với các nguyên tử nằm trong hoặc xung quanh cáp.

Để khắc phục vấn đề này, deuterium được sử dụng để thay thế một phần protium có trong cáp quang. Sự thay thế này làm giảm tốc độ phản ứng và ngăn ngừa sự suy giảm khả năng truyền dẫn ánh sáng, cuối cùng kéo dài tuổi thọ của cáp.

Quá trình deuter hóa chất bán dẫn silicon và vi mạch

Quá trình trao đổi deuterium-protium bằng khí deuterium (deuterium 2 ; D 2 ) được sử dụng trong sản xuất chất bán dẫn silicon và vi mạch, thường được sử dụng trong các bảng mạch. Quá trình ủ deuterium được sử dụng để thay thế các nguyên tử protium bằng deuterium nhằm ngăn ngừa sự ăn mòn hóa học của mạch chip và các tác hại của hiệu ứng hạt tải nóng.

Bằng cách thực hiện quy trình này, vòng đời của chất bán dẫn và vi mạch có thể được kéo dài và cải thiện đáng kể, cho phép sản xuất các chip nhỏ hơn và có mật độ cao hơn.

Quá trình deuter hóa điốt phát quang hữu cơ (OLED)

OLED, viết tắt của Organic Light Emitting Diode (Điốt phát quang hữu cơ), là một thiết bị màng mỏng được cấu tạo từ vật liệu bán dẫn hữu cơ. OLED có mật độ dòng điện và độ sáng thấp hơn so với điốt phát quang (LED) truyền thống. Mặc dù OLED có chi phí sản xuất thấp hơn so với LED thông thường, nhưng độ sáng và tuổi thọ của chúng không cao bằng.

Để đạt được những cải tiến mang tính đột phá trong công nghệ OLED, việc thay thế protium bằng deuterium được xem là một phương pháp đầy hứa hẹn. Điều này là do deuterium làm tăng cường các liên kết hóa học trong vật liệu bán dẫn hữu cơ được sử dụng trong OLED, mang lại một số lợi ích: Sự phân hủy hóa học diễn ra chậm hơn, kéo dài tuổi thọ của thiết bị.