ड्यूटेरियम हाइड्रोजन का एक स्थिर समस्थानिक है। इस समस्थानिक के गुण इसके सबसे प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले प्राकृतिक समस्थानिक (प्रोटियम) से थोड़े भिन्न होते हैं, और यह कई वैज्ञानिक विषयों में महत्वपूर्ण है, जिनमें नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी और मात्रात्मक द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री शामिल हैं। इसका उपयोग पर्यावरण अध्ययन से लेकर रोग निदान तक विभिन्न विषयों के अध्ययन में किया जाता है।

स्थिर आइसोटोप-लेबल वाले रसायनों के बाजार में पिछले एक वर्ष में कीमतों में 200% से अधिक की भारी वृद्धि देखी गई है। यह प्रवृत्ति विशेष रूप से 13CO2 और D2O जैसे बुनियादी स्थिर आइसोटोप-लेबल वाले रसायनों की कीमतों में स्पष्ट है, जिनकी कीमतें 2022 की पहली छमाही में बढ़ना शुरू हो गईं। इसके अलावा, ग्लूकोज या अमीनो एसिड जैसे स्थिर आइसोटोप-लेबल वाले जैव-अणुओं की कीमतों में भी उल्लेखनीय वृद्धि हुई है, जो कोशिका संवर्धन माध्यम के महत्वपूर्ण घटक हैं।

बढ़ती मांग और घटती आपूर्ति के कारण कीमतें बढ़ जाती हैं।

पिछले एक वर्ष में ड्यूटेरियम की आपूर्ति और मांग पर इतना महत्वपूर्ण प्रभाव किस बात का पड़ा है? ड्यूटेरियम-लेबल वाले रसायनों के नए अनुप्रयोगों से ड्यूटेरियम की मांग लगातार बढ़ रही है।

सक्रिय औषधीय अवयवों (एपीआई) का ड्यूटेरेशन

ड्यूटेरियम (D, ड्यूटेरियम) परमाणु मानव शरीर में दवा के चयापचय की दर को कम करते हैं। यह चिकित्सीय दवाओं में एक सुरक्षित घटक साबित हुआ है। ड्यूटेरियम और प्रोटियम के समान रासायनिक गुणों को देखते हुए, कुछ दवाओं में प्रोटियम के स्थान पर ड्यूटेरियम का उपयोग 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। हालांकि, ड्यूटेरियम युक्त दवाओं का चयापचय धीमा होता है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर इनका असर लंबे समय तक रहता है, खुराक कम या छोटी होती है और दुष्प्रभाव भी कम होते हैं।

ड्यूटेरियम दवा के चयापचय को धीमा कैसे करता है? प्रोटियम की तुलना में ड्यूटेरियम दवा के अणुओं के भीतर अधिक मजबूत रासायनिक बंध बनाने में सक्षम है। चूंकि दवाओं के चयापचय में अक्सर ऐसे बंधों का टूटना शामिल होता है, इसलिए मजबूत बंधों का अर्थ है दवा का धीमा चयापचय।

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

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, यह घटना केबल के अंदर या आसपास स्थित परमाणुओं के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण होती है।

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

सिलिकॉन सेमीकंडक्टरों और माइक्रोचिप्स का ड्यूटेरेशन

ड्यूटेरियम गैस (ड्यूटेरियम 2; D 2) के साथ ड्यूटेरियम-प्रोटियम विनिमय की प्रक्रिया का उपयोग सिलिकॉन सेमीकंडक्टर और माइक्रोचिप के उत्पादन में किया जाता है, जिनका उपयोग अक्सर सर्किट बोर्ड में होता 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 लागू करने से सेमीकंडक्टर और माइक्रोचिप्स के जीवन चक्र को काफी हद तक बढ़ाया और बेहतर बनाया जा सकता है, जिससे छोटे और उच्च घनत्व वाले चिप्स का निर्माण संभव हो सकेगा।

कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (ओएलईडी) का ड्यूटेरेशन

OLED, जिसका पूरा नाम ऑर्गेनिक लाइट एमिटिंग डायोड है, कार्बनिक अर्धचालक पदार्थों से निर्मित एक पतली परत वाली डिवाइस है। OLED में पारंपरिक लाइट एमिटिंग डायोड (LED) की तुलना में कम करंट घनत्व और कम चमक होती है। हालांकि OLED का उत्पादन पारंपरिक LED की तुलना में सस्ता होता है, लेकिन इनकी चमक और जीवनकाल उतना अधिक नहीं होता।

OLED तकनीक में क्रांतिकारी सुधार लाने के लिए, प्रोटियम को ड्यूटेरियम से प्रतिस्थापित करना एक आशाजनक दृष्टिकोण साबित हुआ है। इसका कारण यह है कि ड्यूटेरियम OLED में उपयोग होने वाले कार्बनिक अर्धचालक पदार्थों में रासायनिक बंधों को मजबूत करता है, जिससे कई लाभ मिलते हैं: रासायनिक क्षरण धीमी गति से होता है, जिससे उपकरण का जीवनकाल बढ़ जाता है।