ड्यूटेरियम हाइड्रोजन का एक स्थिर समस्थानिक है। इस समस्थानिक के गुण इसके सबसे प्रचुर प्राकृतिक समस्थानिक (प्रोटियम) से थोड़े भिन्न हैं, और यह परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी और मात्रात्मक द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री सहित कई वैज्ञानिक विषयों में मूल्यवान है। इसका उपयोग पर्यावरण अध्ययन से लेकर रोग निदान तक, विभिन्न विषयों के अध्ययन के लिए किया जाता है।

पिछले एक साल में स्थिर आइसोटोप-लेबल वाले रसायनों के बाज़ार में कीमतों में 200% से ज़्यादा की नाटकीय वृद्धि देखी गई है। यह प्रवृत्ति ख़ास तौर पर 13CO2 और D2O जैसे बुनियादी स्थिर आइसोटोप-लेबल वाले रसायनों की कीमतों में स्पष्ट रूप से दिखाई देती है, जिनकी कीमतें 2022 की पहली छमाही में बढ़ना शुरू होंगी। इसके अलावा, ग्लूकोज या अमीनो एसिड जैसे स्थिर आइसोटोप-लेबल वाले जैव-अणुओं में भी उल्लेखनीय वृद्धि हुई है, जो कोशिका संवर्धन माध्यम के महत्वपूर्ण घटक हैं।

बढ़ती मांग और कम आपूर्ति के कारण कीमतें बढ़ती हैं

पिछले एक साल में ड्यूटेरियम की आपूर्ति और माँग पर इतना महत्वपूर्ण प्रभाव किस बात का पड़ा है? ड्यूटेरियम-लेबल वाले रसायनों के नए अनुप्रयोगों के कारण ड्यूटेरियम की माँग बढ़ रही है।

सक्रिय दवा सामग्री (एपीआई) का ड्यूटेरेशन

ड्यूटेरियम (D, ड्यूटेरियम) परमाणु मानव शरीर की औषधि चयापचय दर पर निरोधात्मक प्रभाव डालते हैं। इसे चिकित्सीय औषधियों में एक सुरक्षित घटक के रूप में सिद्ध किया गया है। ड्यूटेरियम और प्रोटियम के समान रासायनिक गुणों को देखते हुए, कुछ औषधियों में ड्यूटेरियम का उपयोग प्रोटियम के विकल्प के रूप में किया जा सकता है।

ड्यूटेरियम मिलाने से दवा के चिकित्सीय प्रभाव पर कोई खास असर नहीं पड़ेगा। चयापचय संबंधी अध्ययनों से पता चला है कि ड्यूटेरियम युक्त दवाएं आमतौर पर अपनी पूरी क्षमता और प्रभाव बनाए रखती हैं। हालाँकि, ड्यूटेरियम युक्त दवाओं का चयापचय धीरे-धीरे होता है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर लंबे समय तक चलने वाले प्रभाव, कम या कम खुराक, और कम दुष्प्रभाव होते हैं।

ड्यूटेरियम दवा के चयापचय को धीमा कैसे करता है? ड्यूटेरियम, प्रोटियम की तुलना में दवा के अणुओं के भीतर ज़्यादा मज़बूत रासायनिक बंधन बनाने में सक्षम है। चूँकि दवाओं के चयापचय में अक्सर ऐसे बंधनों का टूटना शामिल होता है, इसलिए मज़बूत बंधन का मतलब है दवा का चयापचय धीमा होना।

ड्यूटेरियम ऑक्साइड का उपयोग विभिन्न ड्यूटेरियम-लेबल यौगिकों के निर्माण के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में किया जाता है, जिसमें ड्यूटेरेटेड सक्रिय फार्मास्युटिकल अवयव भी शामिल हैं।

ड्यूटेरेटेड फाइबर ऑप्टिक केबल

फाइबर ऑप्टिक निर्माण के अंतिम चरण में, फाइबर ऑप्टिक केबलों को ड्यूटेरियम गैस से उपचारित किया जाता है। कुछ प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर अपने ऑप्टिकल प्रदर्शन में गिरावट के प्रति संवेदनशील होते हैं, जो केबल में या उसके आसपास स्थित परमाणुओं के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण होता है।

इस समस्या को कम करने के लिए, फाइबर ऑप्टिक केबल में मौजूद प्रोटियम की कुछ मात्रा को ड्यूटेरियम से बदला जाता है। यह प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया दर को कम करता है और प्रकाश संचरण में गिरावट को रोकता है, जिससे अंततः केबल का जीवनकाल बढ़ जाता है।

सिलिकॉन अर्धचालकों और माइक्रोचिप्स का ड्यूटेरेशन

ड्यूटेरियम गैस (ड्यूटेरियम 2; D 2) के साथ ड्यूटेरियम-प्रोटियम विनिमय की प्रक्रिया का उपयोग सिलिकॉन अर्धचालकों और माइक्रोचिप्स के उत्पादन में किया जाता है, जिनका उपयोग अक्सर सर्किट बोर्डों में किया जाता है। चिप सर्किट के रासायनिक क्षरण और गर्म वाहक प्रभावों के हानिकारक प्रभावों को रोकने के लिए प्रोटियम परमाणुओं को ड्यूटेरियम से बदलने के लिए ड्यूटेरियम एनीलिंग का उपयोग किया जाता है।

इस प्रक्रिया को क्रियान्वित करके, अर्धचालकों और माइक्रोचिप्स के जीवन चक्र को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाया और बेहतर बनाया जा सकता है, जिससे छोटे और उच्च घनत्व वाले चिप्स का निर्माण संभव हो सकेगा।

कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (OLEDs) का ड्यूटेरेशन

OLED, ऑर्गेनिक लाइट एमिटिंग डायोड का संक्षिप्त रूप है, जो कार्बनिक अर्धचालक पदार्थों से बना एक पतली फिल्म वाला उपकरण है। पारंपरिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) की तुलना में OLED में धारा घनत्व और चमक कम होती है। हालाँकि पारंपरिक LED की तुलना में OLED का उत्पादन कम खर्चीला होता है, लेकिन उनकी चमक और जीवनकाल उतना अधिक नहीं होता है।

OLED तकनीक में क्रांतिकारी सुधार लाने के लिए, प्रोटियम की जगह ड्यूटेरियम का इस्तेमाल एक आशाजनक तरीका साबित हुआ है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ड्यूटेरियम OLED में इस्तेमाल होने वाले कार्बनिक अर्धचालक पदार्थों में रासायनिक बंधों को मज़बूत बनाता है, जिससे कई फ़ायदे होते हैं: रासायनिक क्षरण धीमी गति से होता है, जिससे डिवाइस का जीवनकाल बढ़ जाता है।