ड्युटेरियम हा हायड्रोजनचा एक स्थिर समस्थानिक आहे. या समस्थानिकेचे गुणधर्म त्याच्या सर्वात मुबलक नैसर्गिक समस्थानिके (प्रोटियम) पेक्षा थोडे वेगळे आहेत आणि ते अनेक वैज्ञानिक शाखांमध्ये मौल्यवान आहे, ज्यामध्ये न्यूक्लियर मॅग्नेटिक रेझोनन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी आणि क्वांटिटेटिव्ह मास स्पेक्ट्रोमेट्री यांचा समावेश आहे. पर्यावरणीय अभ्यासापासून ते रोग निदानापर्यंत विविध विषयांचा अभ्यास करण्यासाठी याचा वापर केला जातो.

गेल्या वर्षभरात स्थिर समस्थानिक-लेबल असलेल्या रसायनांच्या बाजारपेठेत २००% पेक्षा जास्त किंमतीत नाट्यमय वाढ झाली आहे. हा ट्रेंड विशेषतः १३CO2 आणि D2O सारख्या मूलभूत स्थिर समस्थानिक-लेबल असलेल्या रसायनांच्या किमतींमध्ये स्पष्टपणे दिसून येतो, जे २०२२ च्या पहिल्या सहामाहीत वाढू लागतात. याव्यतिरिक्त, सेल कल्चर मीडियाचे महत्त्वाचे घटक असलेल्या ग्लुकोज किंवा अमीनो आम्ल सारख्या स्थिर समस्थानिक-लेबल असलेल्या बायोमॉलिक्यूल्समध्ये लक्षणीय वाढ झाली आहे.

मागणी वाढली आणि पुरवठा कमी झाला तर किमती वाढतात

गेल्या वर्षभरात ड्युटेरियमच्या पुरवठ्यावर आणि मागणीवर नेमका कशाचा इतका मोठा परिणाम झाला आहे? ड्युटेरियम-लेबल असलेल्या रसायनांच्या नवीन अनुप्रयोगांमुळे ड्युटेरियमची मागणी वाढत आहे.

सक्रिय औषध घटकांचे (API) विघटन

ड्युटेरियम (डी, ड्युटेरियम) अणूंचा मानवी शरीराच्या औषध चयापचय दरावर प्रतिबंधात्मक प्रभाव पडतो. उपचारात्मक औषधांमध्ये हा एक सुरक्षित घटक असल्याचे दिसून आले आहे. ड्युटेरियम आणि प्रोटियमच्या समान रासायनिक गुणधर्मांमुळे, काही औषधांमध्ये ड्युटेरियमचा वापर प्रोटियमचा पर्याय म्हणून केला जाऊ शकतो.

ड्युटेरियम जोडल्याने औषधाच्या उपचारात्मक परिणामावर लक्षणीय परिणाम होणार नाही. चयापचय अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की ड्युटेरियम असलेली औषधे सामान्यतः पूर्ण शक्ती आणि सामर्थ्य टिकवून ठेवतात. तथापि, ड्युटेरियम असलेली औषधे अधिक हळूहळू चयापचयित केली जातात, ज्यामुळे बहुतेकदा दीर्घकाळ टिकणारे परिणाम, कमी किंवा कमी डोस आणि कमी दुष्परिणाम होतात.

ड्युटेरियमचा औषधांच्या चयापचयावर कसा मंदावणारा परिणाम होतो? प्रोटियमच्या तुलनेत ड्युटेरियम औषधांच्या रेणूंमध्ये अधिक मजबूत रासायनिक बंध तयार करण्यास सक्षम आहे. औषधांच्या चयापचयात अनेकदा असे बंध तुटतात हे लक्षात घेता, मजबूत बंध म्हणजे औषधांचे चयापचय मंदावते.

ड्युटेरियम ऑक्साईडचा वापर विविध ड्युटेरियम-लेबल केलेल्या संयुगांच्या निर्मितीसाठी प्रारंभिक सामग्री म्हणून केला जातो, ज्यामध्ये ड्युटेरेटेड सक्रिय औषधी घटकांचा समावेश असतो.

ड्युटरेटेड फायबर ऑप्टिक केबल

फायबर ऑप्टिक उत्पादनाच्या अंतिम टप्प्यात, फायबर ऑप्टिक केबल्सवर ड्युटेरियम वायूचा वापर केला जातो. काही प्रकारचे ऑप्टिकल फायबर त्यांच्या ऑप्टिकल कामगिरीच्या ऱ्हासास बळी पडतात, ही घटना केबलमध्ये किंवा आजूबाजूला असलेल्या अणूंशी होणाऱ्या रासायनिक अभिक्रियांमुळे होते.

ही समस्या कमी करण्यासाठी, फायबर ऑप्टिक केबल्समध्ये असलेल्या काही प्रोटियमची जागा घेण्यासाठी ड्युटेरियमचा वापर केला जातो. हे प्रतिस्थापन अभिक्रिया दर कमी करते आणि प्रकाश प्रसारणाचे क्षय रोखते, शेवटी केबलचे आयुष्य वाढवते.

सिलिकॉन सेमीकंडक्टर आणि मायक्रोचिप्सचे डीयुटेशन

सिलिकॉन सेमीकंडक्टर आणि मायक्रोचिप्सच्या उत्पादनात ड्युटेरियम वायू (ड्युटेरियम 2; D 2) सह ड्युटेरियम-प्रोटियम एक्सचेंजची प्रक्रिया वापरली जाते, जी बहुतेकदा सर्किट बोर्डमध्ये वापरली जातात. चिप सर्किट्सचे रासायनिक गंज आणि गरम वाहक प्रभावांचे हानिकारक परिणाम टाळण्यासाठी ड्युटेरियमने प्रोटियम अणूंना बदलण्यासाठी ड्युटेरियम अॅनिलिंगचा वापर केला जातो.

ही प्रक्रिया राबवून, अर्धवाहक आणि मायक्रोचिप्सचे जीवनचक्र लक्षणीयरीत्या वाढवता येते आणि सुधारता येते, ज्यामुळे लहान आणि जास्त घनतेच्या चिप्सचे उत्पादन शक्य होते.

सेंद्रिय प्रकाश उत्सर्जक डायोड्स (OLEDs) चे विघटन

ऑरगॅनिक लाइट एमिटिंग डायोडचे संक्षिप्त रूप, OLED हे सेंद्रिय अर्धवाहक पदार्थांपासून बनलेले एक पातळ-फिल्म उपकरण आहे. पारंपारिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) च्या तुलनेत OLED मध्ये कमी विद्युत प्रवाह घनता आणि चमक असते. पारंपारिक LED पेक्षा OLED उत्पादन करणे कमी खर्चिक असले तरी, त्यांची चमक आणि आयुष्यमान तितके जास्त नसते.

OLED तंत्रज्ञानामध्ये गेम-चेंजिंग सुधारणा साध्य करण्यासाठी, प्रोटियमची जागा ड्युटेरियमने घेणे हा एक आशादायक दृष्टिकोन असल्याचे आढळून आले आहे. कारण ड्युटेरियम OLED मध्ये वापरल्या जाणाऱ्या सेंद्रिय अर्धसंवाहक पदार्थांमधील रासायनिक बंध मजबूत करते, ज्यामुळे अनेक फायदे होतात: रासायनिक क्षय कमी वेगाने होतो, ज्यामुळे उपकरणाचे आयुष्य वाढते.