Le deutérium est un isotope stable de l'hydrogène. Cet isotope possède des propriétés légèrement différentes de celles de son isotope naturel le plus abondant (le protium) et 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 des sujets variés, allant des études environnementales au diagnostic des maladies.

Le marché des produits chimiques marqués aux isotopes stables a connu une hausse spectaculaire de plus de 200 % au cours de l'année écoulée. Cette tendance est particulièrement marquée pour les produits chimiques de base marqués aux isotopes stables, tels que le 13CO2 et le D2O, dont les prix ont commencé à augmenter au premier semestre 2022. Par ailleurs, on observe une augmentation significative des prix des biomolécules marquées aux isotopes stables, comme le glucose ou les acides aminés, qui sont des 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 précisément eu un impact aussi significatif 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 pour ce métal.

Deutération des principes actifs pharmaceutiques (API)

Les atomes de deutérium (D) inhibent le métabolisme des médicaments chez l'homme. Leur innocuité a été démontrée dans certains médicaments. Compte tenu des propriétés chimiques similaires du deutérium et du protium, le deutérium peut se substituer au protium dans certains médicaments.

L'ajout de deutérium n'affecte pas significativement l'effet thérapeutique du médicament. Des études de métabolisme ont montré que les médicaments deutérés conservent généralement leur pleine activité. Cependant, leur métabolisme est plus lent, ce qui se traduit souvent par 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 signifient 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 principes actifs pharmaceutiques deutérés.

Câble à fibre optique deutérée

Lors de la dernière étape de la fabrication des fibres optiques, les câbles sont traités au deutérium. Certains types de fibres optiques sont susceptibles de voir leurs performances optiques se dégrader, un phénomène dû à des réactions chimiques avec les atomes situés à l'intérieur ou à proximité du câble.

Pour pallier ce problème, on utilise du deutérium pour remplacer une partie du protium présent dans les câbles à fibres optiques. Cette substitution réduit la vitesse de réaction et empêche la dégradation de la transmission de la lumière, prolongeant ainsi la durée de vie du câble.

Deutération des semi-conducteurs et des microprocesseurs en silicium

Le procédé d'échange deutérium-protium par du deutérium gazeux (deutérium 2 ; D2) est utilisé dans la production de semi-conducteurs en silicium et de microprocesseurs, souvent employés dans les circuits imprimés. Le recuit sous deutérium permet de remplacer les atomes de protium par du deutérium afin de prévenir la corrosion chimique des circuits intégrés et les effets néfastes des porteurs chauds.

La mise en œuvre de ce procédé permet d'allonger et d'améliorer considérablement le cycle de vie des semi-conducteurs et des microprocesseurs, autorisant ainsi la fabrication de puces plus petites et plus denses.

Deutération des diodes électroluminescentes organiques (OLED)

L'OLED, acronyme de diode électroluminescente organique, est un dispositif à couche mince composé de matériaux semi-conducteurs organiques. Les OLED présentent une densité de courant et une luminosité inférieures à celles des diodes électroluminescentes (LED) traditionnelles. Bien que leur coût de production soit moindre, leur luminosité et leur durée de vie sont inférieures.

Pour parvenir à des avancées majeures dans la technologie OLED, la substitution du protium par le deutérium s'avère une approche prometteuse. En effet, le deutérium renforce les liaisons chimiques des matériaux semi-conducteurs organiques utilisés dans les OLED, ce qui présente plusieurs avantages : la dégradation chimique est ralentie, prolongeant ainsi la durée de vie du dispositif.