중수소는 수소의 안정 동위원소입니다. 이 동위원소는 자연계에 가장 풍부한 동위원소(프로튬)와는 약간 다른 성질을 가지고 있으며, 핵자기공명 분광법 및 정량 질량 분석법을 비롯한 여러 과학 분야에서 중요한 역할을 합니다. 환경 연구부터 질병 진단에 이르기까지 다양한 주제를 연구하는 데 사용됩니다.

안정 동위원소 표지 화학물질 시장은 지난 1년 동안 200%가 넘는 급격한 가격 상승을 보였습니다. 이러한 추세는 특히 13CO2와 D2O와 같은 기본적인 안정 동위원소 표지 화학물질의 가격에서 두드러지게 나타났으며, 이들 제품의 가격은 2022년 상반기부터 상승하기 시작했습니다. 또한, 세포 배양 배지의 주요 구성 요소인 포도당이나 아미노산과 같은 안정 동위원소 표지 생체 분자의 가격도 크게 상승했습니다.

수요 증가와 공급 감소는 가격 상승으로 이어진다

지난 한 해 동안 중수소 공급과 수요에 그토록 큰 영향을 미친 요인은 정확히 무엇일까요? 중수소 표지 화학물질의 새로운 응용 분야가 늘어나면서 중수소 수요가 증가하고 있습니다.

활성 의약품 성분(API)의 중수소화

중수소(D, 중수소) 원자는 인체 내 약물 대사 속도를 억제하는 효과가 있습니다. 또한 치료제에 사용되는 안전한 성분으로 알려져 있습니다. 중수소와 양성자의 화학적 성질이 유사하기 때문에 일부 의약품에서는 양성자를 대체하여 사용할 수 있습니다.

약물의 치료 효과는 중수소 첨가로 인해 크게 영향을 받지 않습니다. 대사 연구에 따르면 중수소를 함유한 약물은 일반적으로 효능과 효과를 온전히 유지합니다. 그러나 중수소를 함유한 약물은 대사 속도가 느려져 종종 약효가 더 오래 지속되고, 투여량이 줄거나 감소하며, 부작용이 줄어듭니다.

중수소는 어떻게 약물 대사 속도를 늦추는 효과를 나타낼까요? 중수소는 양성자에 비해 약물 분자 내에서 더 강한 화학 결합을 형성할 수 있습니다. 약물 대사 과정에서 이러한 결합이 끊어지는 경우가 많은데, 결합이 강할수록 약물 대사 속도가 느려진다는 것을 의미합니다.

중수소 산화물은 중수소 표지 활성 의약품 성분을 포함한 다양한 중수소 표지 화합물을 생성하기 위한 출발 물질로 사용됩니다.

중수소화 광섬유 케이블

광섬유 제조의 마지막 단계에서 광섬유 케이블은 중수소 가스로 처리됩니다. 특정 유형의 광섬유는 케이블 내부 또는 주변에 있는 원자와의 화학 반응으로 인해 광학적 성능이 저하되는 현상이 발생할 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 광섬유 케이블에 존재하는 양성자(프로튬)의 일부를 중수소로 대체합니다. 이러한 대체는 반응 속도를 감소시키고 광 전송 품질 저하를 방지하여 궁극적으로 케이블의 수명을 연장합니다.

실리콘 반도체 및 마이크로칩의 중수소화

중수소 가스(중수소²⁺; D₂)를 이용한 중수소-양성자 교환 공정은 회로 기판에 흔히 사용되는 실리콘 반도체 및 마이크로칩 생산에 사용됩니다. 중수소 어닐링은 칩 회로의 화학적 부식과 고온 캐리어 효과로 인한 유해한 영향을 방지하기 위해 양성자 원자를 중수소로 치환하는 데 사용됩니다.

이 공정을 구현함으로써 반도체 및 마이크로칩의 수명 주기를 크게 연장하고 개선할 수 있으며, 더 작고 고밀도의 칩을 제조할 수 있게 됩니다.

유기 발광 다이오드(OLED)의 중수소화

OLED는 유기 발광 다이오드의 약자로, 유기 반도체 소재로 구성된 박막 소자입니다. OLED는 기존 발광 다이오드(LED)에 비해 전류 밀도와 밝기가 낮습니다. OLED는 기존 LED보다 생산 비용이 저렴하지만, 밝기와 수명은 떨어집니다.

OLED 기술의 획기적인 발전을 위해, 수소 원자를 중수소로 치환하는 것이 유망한 접근법으로 주목받고 있습니다. 이는 중수소가 OLED에 사용되는 유기 반도체 소재의 화학 결합을 강화하여 화학적 열화 속도를 늦추고 소자의 수명을 연장하는 등 여러 가지 이점을 제공하기 때문입니다.