중수소는 수소의 안정 동위 원소입니다. 이 동위 원소는 가장 풍부한 천연 동위 원소(프로튬)와는 약간 다른 성질을 가지고 있으며, 핵자기공명 분광법과 정량 질량 분석법을 포함한 여러 과학 분야에서 귀중한 가치를 지닙니다. 환경 연구부터 질병 진단까지 다양한 주제를 연구하는 데 사용됩니다.

안정동위원소 표지 화학물질 시장은 지난 1년 동안 200% 이상의 급격한 가격 상승을 보였습니다. 이러한 추세는 특히 13CO₂와 D₂O와 같은 염기성 안정동위원소 표지 화학물질의 가격에서 두드러지며, 2022년 상반기부터 상승하기 시작했습니다. 또한, 세포 배양 배지의 주요 성분인 포도당이나 아미노산과 같은 안정동위원소 표지 생체분자의 가격도 크게 증가했습니다.

수요 증가와 공급 감소로 인해 가격이 상승합니다.

지난 한 해 동안 중수소 수급에 이토록 큰 영향을 미친 것은 정확히 무엇일까요? 중수소 표지 화학물질의 새로운 응용 분야가 중수소 수요를 증가시키고 있습니다.

활성 약제 성분(API)의 중수소화

중수소(D, deuterium) 원자는 인체의 약물 대사율을 억제하는 효과가 있습니다. 치료 의약품에서 안전한 성분으로 알려져 있습니다. 중수소와 프로튬의 화학적 특성이 유사하기 때문에, 일부 의약품에서 중수소를 프로튬의 대체 물질로 사용할 수 있습니다.

중수소를 첨가하더라도 약물의 치료 효과는 크게 영향을 받지 않습니다. 대사 연구에 따르면 중수소 함유 약물은 일반적으로 완전한 효능과 효과를 유지하는 것으로 나타났습니다. 그러나 중수소 함유 약물은 대사 속도가 더 느려 효과 지속 시간이 더 길고, 용량이 적거나 더 적으며, 부작용도 더 적습니다.

중수소는 약물 대사를 어떻게 지연시키는가? 중수소는 프로튬에 비해 약물 분자 내에서 더 강한 화학 결합을 형성할 수 있다. 약물의 대사는 종종 이러한 결합의 파괴를 수반하기 때문에, 결합이 강할수록 약물 대사가 더 느려진다.

중수소 산화물은 중수소화된 활성 약제 성분을 포함한 다양한 중수소 표지 화합물을 생성하기 위한 원료로 사용됩니다.

중수소화 광섬유 케이블

광섬유 제조의 마지막 단계에서 광섬유 케이블은 중수소 가스로 처리됩니다. 특정 유형의 광섬유는 케이블 내부 또는 주변에 위치한 원자와의 화학 반응으로 인해 광학 성능이 저하될 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 광섬유 케이블에 존재하는 프로튬(protium)의 일부를 중수소(deuterium)로 대체합니다. 이러한 대체는 반응 속도를 감소시키고 광 투과율 저하를 방지하여 궁극적으로 케이블 수명을 연장합니다.

실리콘 반도체 및 마이크로칩의 중수소화

중수소 가스(중수소 2; D 2 )를 이용한 중수소-프로튬 교환 공정은 회로 기판에 자주 사용되는 실리콘 반도체와 마이크로칩 생산에 사용됩니다. 중수소 어닐링은 칩 회로의 화학적 부식과 핫 캐리어 효과의 유해한 영향을 방지하기 위해 프로튬 원자를 중수소로 치환하는 데 사용됩니다.

이 공정을 구현하면 반도체와 마이크로칩의 수명 주기를 크게 연장하고 개선하여 더 작고 밀도가 높은 칩을 제조할 수 있습니다.

유기 발광 다이오드(OLED)의 중수소화

OLED는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)의 약자로, 유기 반도체 재료로 구성된 박막 소자입니다. OLED는 기존 발광 다이오드(LED)에 비해 전류 밀도와 밝기가 낮습니다. OLED는 기존 LED보다 생산 비용이 저렴하지만 밝기와 수명은 LED만큼 높지 않습니다.

OLED 기술의 획기적인 발전을 이루기 위해, 프로튬(Protium)을 중수소(Deuterium)로 대체하는 것이 유망한 접근법으로 밝혀졌습니다. 중수소는 OLED에 사용되는 유기 반도체 재료의 화학 결합을 강화하여 여러 가지 이점을 제공하기 때문입니다. 화학적 분해 속도가 느려져 소자 수명이 연장됩니다.