דאוטריום הוא איזוטופ יציב של מימן. לאיזוטופ זה תכונות שונות במקצת מהאיזוטופ הטבעי הנפוץ ביותר שלו (פרוטיום), והוא בעל ערך בדיסציפלינות מדעיות רבות, כולל ספקטרוסקופיה של תהודה מגנטית גרעינית וספקטרומטריית מסה כמותית. הוא משמש ללימוד מגוון נושאים, ממחקרי סביבה ועד לאבחון מחלות.

השוק של כימיקלים יציבים המסומנים באיזוטופים ראה עליית מחירים דרמטית של יותר מ-200% בשנה האחרונה. מגמה זו בולטת במיוחד במחירי כימיקלים בסיסיים יציבים המסומנים באיזוטופים כמו 13CO2 ו-D2O, שמתחילים לעלות במחצית הראשונה של 2022. בנוסף, חלה עלייה משמעותית בביומולקולות יציבות המסומנות איזוטופים כמו גלוקוז או חומצות אמינו שהן מרכיבים חשובים של מדיית תרבית תאים.

ביקוש מוגבר והיצע מופחת מביאים לעליית מחירים

מה בדיוק השפיע כל כך משמעותי על ההיצע והביקוש של דאוטריום בשנה האחרונה? יישומים חדשים של כימיקלים המסומנים בדוטריום יוצרים ביקוש הולך וגובר לדאוטריום.

דיוטרציה של מרכיבים פרמצבטיים פעילים (API)

לאטומי דאוטריום (D, deuterium) יש השפעה מעכבת על קצב חילוף החומרים של התרופה בגוף האדם. הוכח שהוא מרכיב בטוח בתרופות טיפוליות. לאור התכונות הכימיות הדומות של דאוטריום ופרוטיום, ניתן להשתמש בדוטריום כתחליף לפרוטיום בתרופות מסוימות.

ההשפעה הטיפולית של התרופה לא תושפע באופן משמעותי על ידי תוספת של דאוטריום. מחקרי מטבוליזם הראו שתרופות המכילות דאוטריום שומרות בדרך כלל על עוצמה ועוצמה מלאה. עם זאת, תרופות המכילות דאוטריום עוברות חילוף חומרים לאט יותר, מה שגורם לרוב להשפעות ממושכות יותר, מינונים קטנים או פחות ופחות תופעות לוואי.

כיצד לדוטריום יש השפעה מאטה על חילוף החומרים של התרופה? דאוטריום מסוגל ליצור קשרים כימיים חזקים יותר בתוך מולקולות תרופה בהשוואה לפרוטיום. בהתחשב בכך שחילוף החומרים של תרופות כרוך לעתים קרובות בשבירת קשרים כאלה, קשרים חזקים יותר פירושם חילוף חומרים איטי יותר של התרופה.

תחמוצת דאוטריום משמשת כחומר מוצא לייצור תרכובות שונות המסומנות בדוטריום, לרבות מרכיבים פרמצבטיים פעילים מחולקים.

כבל סיב אופטי מנוצל

בשלב הסופי של ייצור סיבים אופטיים, כבלים סיבים אופטיים מטופלים בגז דאוטריום. סוגים מסוימים של סיבים אופטיים רגישים לירידה בביצועים האופטיים שלהם, תופעה הנגרמת על ידי תגובות כימיות עם אטומים הממוקמים בתוך הכבל או סביבו.

כדי להקל על בעיה זו, דיוטריום משמש כדי להחליף חלק מהפרוטיום הקיים בכבלי הסיבים האופטיים. החלפה זו מפחיתה את קצב התגובה ומונעת השפלה של העברת האור, ובסופו של דבר מאריכה את חיי הכבל.

דיוטרציה של מוליכים למחצה סיליקון ושבבים

תהליך חילופי דויטריום-פרוטיום עם גז דאוטריום (דוטריום 2; D 2) משמש בייצור מוליכים למחצה סיליקון ושבבי מיקרו, המשמשים לעתים קרובות במעגלים. חישול דיוטריום משמש להחלפת אטומי פרוטיום בדוטריום כדי למנוע קורוזיה כימית של מעגלי שבבים והשפעות מזיקות של השפעות נושאות חמות.

על ידי יישום תהליך זה, ניתן להאריך ולשפר באופן משמעותי את מחזור החיים של מוליכים למחצה ומיקרו-שבבים, מה שמאפשר ייצור של שבבים קטנים יותר וצפיפות גבוהה יותר.

חיסול של דיודות פולטות אור אורגניות (OLED)

OLED, ראשי תיבות של Organic Light Emitting Diode, הוא מכשיר סרט דק המורכב מחומרים מוליכים למחצה אורגניים. ל-OLED יש צפיפות זרם ובהירות נמוכים יותר בהשוואה לדיודות פולטות אור מסורתיות (LED). בעוד נוריות OLED זולות יותר לייצור מאשר נוריות LED רגילות, הבהירות ואורך החיים שלהן אינם כה גבוהים.

כדי להשיג שיפורים משנים את המשחק בטכנולוגיית OLED, החלפת פרוטיום בדוטריום נמצאה כגישה מבטיחה. הסיבה לכך היא שהדוטריום מחזק את הקשרים הכימיים בחומרי מוליכים למחצה האורגניים המשמשים ב-OLED, מה שמביא מספר יתרונות: פירוק כימי מתרחש בקצב איטי יותר, ומאריך את חיי המכשיר.