דאוטריום הוא איזוטופ יציב של מימן. לאיזוטופ זה תכונות שונות במקצת מהאיזוטופ הטבעי הנפוץ ביותר שלו (פרוטיום), והוא בעל ערך בתחומים מדעיים רבים, כולל ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית גרעינית וספקטרומטריית מסות כמותית. הוא משמש לחקר מגוון נושאים, החל ממחקרים סביבתיים ועד לאבחון מחלות.

שוק הכימיקלים המסומנים באיזוטופים יציבים חווה עלייה דרמטית במחירים של יותר מ-200% במהלך השנה האחרונה. מגמה זו בולטת במיוחד במחירי הכימיקלים הבסיסיים המסומנים באיזוטופים יציבים כגון 13CO2 ו-D2O, אשר מתחילים לעלות במחצית הראשונה של 2022. בנוסף, חלה עלייה משמעותית בביומולקולות המסומנות באיזוטופים יציבים כגון גלוקוז או חומצות אמינו, שהן מרכיבים חשובים במצעי תרבית תאים.

ביקוש מוגבר והיצע מופחת מובילים לעליית מחירים

מה בדיוק השפיע בצורה כה משמעותית על היצע וביקוש לדאוטריום בשנה האחרונה? יישומים חדשים של כימיקלים המסומנים בדאוטריום יוצרים ביקוש גובר לדאוטריום.

דאוטרציה של רכיבים תרופתיים פעילים (API)

לאטומי דאוטריום (D, דאוטריום) יש השפעה מעכבת על קצב חילוף החומרים של תרופות בגוף האדם. הוא הוכח כמרכיב בטוח בתרופות טיפוליות. לאור התכונות הכימיות הדומות של דאוטריום ופרוטיום, ניתן להשתמש בדאוטריום כתחליף לפרוטיום בתרופות מסוימות.

ההשפעה הטיפולית של התרופה לא תושפע באופן משמעותי מתוספת דאוטריום. מחקרי מטבוליזם הראו שתרופות המכילות דאוטריום בדרך כלל שומרות על עוצמה מלאה. עם זאת, תרופות המכילות דאוטריום מתפרקות לאט יותר, מה שמביא לעתים קרובות להשפעות ארוכות טווח, מינונים קטנים יותר או פחותים ופחות תופעות לוואי.

כיצד לדאוטריום יש השפעה מאטה על חילוף החומרים של תרופות? דאוטריום מסוגל ליצור קשרים כימיים חזקים יותר בתוך מולקולות תרופות בהשוואה לפרוטיום. בהתחשב בכך שמטבוליזם של תרופות כרוך לעתים קרובות בשבירת קשרים כאלה, קשרים חזקים יותר משמעותם מטבוליזם איטי יותר של תרופות.

תחמוצת דאוטריום משמשת כחומר מוצא לייצור תרכובות שונות המסומנות בדאוטריום, כולל רכיבים תרופתיים פעילים נטולי דאוטריום.

כבל סיב אופטי דאוטרטי

בשלב הסופי של ייצור סיבים אופטיים, כבלי סיבים אופטיים מטופלים בגז דאוטריום. סוגים מסוימים של סיבים אופטיים רגישים לפגיעה בביצועיהם האופטיים, תופעה הנגרמת מתגובות כימיות עם אטומים הנמצאים בתוך הכבל או סביבו.

כדי להקל על בעיה זו, משתמשים בדאוטריום כדי להחליף חלק מהפרוטיום הקיים בכבלי הסיבים האופטיים. החלפה זו מפחיתה את קצב התגובה ומונעת פגיעה בהעברת האור, ובסופו של דבר מאריכה את חיי הכבל.

דאוטרציה של מוליכים למחצה ומיקרו-שבבים מסיליקון

תהליך החלפת דאוטריום-פרוטיום עם גז דאוטריום (דאוטריום 2 ; D 2 ) משמש בייצור מוליכים למחצה מסיליקון ושבבים, המשמשים לעתים קרובות בלוחות מעגלים. חישול דאוטריום משמש להחלפת אטומי פרוטיום בדאוטריום כדי למנוע קורוזיה כימית של מעגלי שבב והשפעות מזיקות של השפעות נושאות חום.

על ידי יישום תהליך זה, ניתן להאריך ולשפר משמעותית את מחזור החיים של מוליכים למחצה ומיקרו-שבבים, מה שיאפשר ייצור של שבבים קטנים ובעלי צפיפות גבוהה יותר.

דאוטרציה של דיודות פולטות אור אורגניות (OLEDs)

OLED, ראשי תיבות של דיודה פולטת אור אורגנית, הוא התקן בעל שכבה דקה המורכב מחומרים מוליכים למחצה אורגניים. לדיודות OLED יש צפיפות זרם ובהירות נמוכות יותר בהשוואה לדיודות פולטות אור (LED) מסורתיות. בעוד ש-OLED זולים יותר לייצור מאשר LED קונבנציונלי, בהירותם ואורך החיים שלהם אינם גבוהים באותה מידה.

כדי להשיג שיפורים פורצי דרך בטכנולוגיית OLED, החלפת פרוטיום בדאוטריום נמצאה כגישה מבטיחה. הסיבה לכך היא שדאוטריום מחזק את הקשרים הכימיים בחומרי מוליכים למחצה אורגניים המשמשים ב-OLEDs, דבר המביא מספר יתרונות: פירוק כימי מתרחש בקצב איטי יותר, מה שמאריך את חיי המכשיר.