Le deutérium est un isotope stable de l'hydrogène. Ses propriétés diffèrent légèrement de celles de son isotope naturel le plus abondant (le protium) et il est précieux dans de nombreuses disciplines scientifiques, notamment la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire et la spectrométrie de masse quantitative. Il est utilisé pour étudier divers sujets, des études environnementales au diagnostic des maladies.

Le marché des produits chimiques marqués par des isotopes stables a connu une hausse spectaculaire de plus de 200 % des prix au cours de l'année écoulée. Cette tendance est particulièrement marquée pour les produits chimiques basiques marqués par des isotopes stables, tels que le 13CO2 et le D2O, qui ont commencé à augmenter au premier semestre 2022. De plus, on observe une augmentation significative des biomolécules marquées par des isotopes stables, telles que le glucose ou les acides aminés, composants importants des milieux de culture cellulaire.

L'augmentation de la demande et la réduction de l'offre entraînent une hausse des prix

Qu'est-ce qui a eu un impact aussi important sur l'offre et la demande de deutérium au cours de l'année écoulée ? Les nouvelles applications des produits chimiques marqués au deutérium créent une demande croissante de deutérium.

Deutération des principes actifs pharmaceutiques (API)

Les atomes de deutérium (D, deutérium) ont un effet inhibiteur sur le métabolisme des médicaments dans l'organisme humain. Il a été démontré qu'il s'agit d'un ingrédient sûr dans les médicaments thérapeutiques. Compte tenu des propriétés chimiques similaires du deutérium et du protium, le deutérium peut être utilisé comme substitut du protium dans certains médicaments.

L'effet thérapeutique du médicament ne sera pas significativement affecté par l'ajout de deutérium. Des études métaboliques ont montré que les médicaments contenant du deutérium conservent généralement toute leur efficacité. Cependant, leur métabolisme est plus lent, ce qui entraîne souvent des effets plus durables, des doses plus faibles ou moins importantes et moins d'effets secondaires.

Comment le deutérium ralentit-il le métabolisme des médicaments ? Le deutérium est capable de former des liaisons chimiques plus fortes au sein des molécules médicamenteuses que le protium. Étant donné que le métabolisme des médicaments implique souvent la rupture de ces liaisons, des liaisons plus fortes entraînent un métabolisme plus lent.

L'oxyde de deutérium est utilisé comme matière première pour la génération de divers composés marqués au deutérium, y compris des ingrédients pharmaceutiques actifs deutérés.

Câble à fibre optique deutéré

Lors de la dernière étape de fabrication de la fibre optique, les câbles sont traités au deutérium. Certains types de fibres optiques sont sujets à une dégradation de leurs performances optiques, un phénomène causé par des réactions chimiques avec les atomes situés à l'intérieur ou à proximité du câble.

Pour pallier ce problème, le deutérium remplace une partie du protium présent dans les câbles à fibres optiques. Cette substitution réduit la vitesse de réaction et prévient la dégradation de la transmission lumineuse, prolongeant ainsi la durée de vie du câble.

Deutération des semi-conducteurs et des micropuces en silicium

Le procédé d'échange deutérium-protium avec du deutérium gazeux (deutérium 2 ; D 2 ) est utilisé dans la production de semi-conducteurs et de puces électroniques en silicium, souvent utilisés dans les circuits imprimés. Le recuit au deutérium permet de remplacer les atomes de protium par du deutérium afin d'éviter la corrosion chimique des circuits et les effets néfastes des porteurs chauds.

En mettant en œuvre ce procédé, le cycle de vie des semi-conducteurs et des micropuces peut être considérablement prolongé et amélioré, permettant la fabrication de puces plus petites et de densité plus élevée.

Deutération des diodes électroluminescentes organiques (OLED)

L'OLED, acronyme de « Organic Light Emitting Diode », est un dispositif à couche mince composé de matériaux semi-conducteurs organiques. Les OLED présentent des densités de courant et une luminosité inférieures à celles des diodes électroluminescentes (LED) traditionnelles. Bien que les OLED soient moins coûteuses à produire que les LED classiques, leur luminosité et leur durée de vie sont inférieures.

Pour apporter des améliorations révolutionnaires à la technologie OLED, la substitution du protium par du deutérium s'est avérée une approche prometteuse. En effet, le deutérium renforce les liaisons chimiques dans les matériaux semi-conducteurs organiques utilisés dans les OLED, ce qui présente plusieurs avantages : la dégradation chimique est plus lente, ce qui prolonge la durée de vie du dispositif.