在核磁共振光谱中使用氘代二甲基亚砜的主要原因   核磁共振波谱法（Nuclear Magnetic Resonance，简写为NMR）与紫外吸收光谱、红外吸收光谱、质谱被人们称为“四谱”，是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一，亦可进行定量分析。   原理 在强磁场中，某些元素的原子核和电子能量本身所具有的磁性，被分裂成两个或两个以上量子化的能级。吸收适当频率的电磁辐射，可在所产生的磁诱导能级之间发生跃迁。在磁场中，这种带核磁性的分子或原子核吸收从低能态向高能态跃迁的两个能级差的能量，会产生共振谱，可用于测定分子中某些原子的数目、类型和相对位置。   分类 NMR波谱按照测定对象分类可分为：1H-NMR谱（测定对象为氢原子核）、13C-NMR谱及氟谱、磷谱、氮谱等。有机化合物、高分子材料都主要由碳氢组成，所以在材料结构与性能研究中，以1H谱和13C谱应用最为广泛。   样品制备   样品量 不同场强需要的样品量不同，如300兆核磁、分子量是几百的样品，测氢谱大约需要2mg以上的样品，测碳谱大约需要10mg以上。600兆核磁测氢谱大约需要几百微克。   氘代试剂的选择   因为测试时溶剂中的氢也会出峰，溶剂的量远远大于样品的量，溶剂峰会掩盖样品峰，所以用氘取代溶剂中的氢，氘的共振峰频率和氢差别很大，氢谱中不会出现氘的峰，减少了溶剂的干扰。在谱图中出现的溶剂峰是氘的取代不完全的残留氢的峰。另外，在测试时需要用氘峰进行锁场。   以Dmso-d6为例 Dmso-d6显示了二甲亚砜的性质，其所有氢原子都被氢的较重同位素氘取代。由于DMSO是双耗尽的，它会出现一个新的性质，如果在药物化学中用于特定有机化合物的合成和催化，以及同位素分析和鉴定应用，它又会发现它的特殊性质和应用。   核磁共振 (NMR)光谱学基于以下事实：如果所有原子核都具有 NMR 信号并且少数原子核（例如 1H、13C、19F）在 NMR 中处于活动状态，则原子核具有磁性。如果选择不含上述任何核的溶剂，可以消除对样品 NMR 光谱的任何溶剂干扰。核磁共振波谱 (NMR)对于自旋量子数不等于1.2 的原子核不活跃。这使得核磁共振中同位素的活性有所不同。例如，氢有 I =。而它的氘同位素I = 0。所以如果用氘代替氢，可以不受干扰地得到合适的极性溶剂。简单来说，这种氘化组合在 NMR 光谱中是不可见的。由于能够溶解多种溶剂，以及简单的光谱和高沸点，DMSO-D6是使用最广泛的氘溶剂。   在核磁共振光谱中使用氘化溶剂的三个主要原因：   A-避免被溶剂信号淹没。 普通的含质子溶剂会产生巨大的溶剂吸收，这将主导 1H-NMR 光谱并干扰目标质子的峰。因此，大多数 1H-NMR 光谱是在氘化溶剂中记录的，因为氘原子在完全不同的频率吸收。   B——稳定磁场强度。 超导磁体的场强趋于缓慢漂移。现代核磁共振波谱仪测量溶剂对氘的吸收并调整场强以保持共振频率（场强）恒定。   C-准确定义 0 ppm。 氘频率和 0 ppm (TMS) 之间的差异是众所周知的。

继核聚变之后，氦三又在另一项未来领域中产生决定性作用   Helium-3 (He-3) 因为其独特的性质，使其在多个领域具有重要价值，包括核能和量子计算。尽管 He-3 非常稀有且生产面临挑战，但它对量子计算的未来有着巨大的希望。在本文中，将深入研究 He-3 的供应链生产及其在量子计算机中作为制冷剂的用途。   氦3 的生产   氦3据估计在地球上仅存在极少量。我们星球上的大部分 He-3 被认为是由太阳和其他恒星产生的，据信它在月球土壤中也有少量存在。虽然 He-3 的全球总供应量未知，但估计每年在几百公斤的范围内。   He-3 的生产是一个复杂且具有挑战性的过程，涉及将He-3从其他氦同位素中分离出来。主要生产方法是通过辐照天然气矿床，产生He-3作为副产品。这种方法对技术要求很高，需要专门的设备，这个过程十分昂贵。He-3 的生产成本限制了它的广泛使用，它仍然是一种稀有且有价值的商品。   Helium-3 在量子计算中的应用   量子计算是一个新兴领域，具有彻底改变各个行业的巨大潜力，从金融和医疗保健到密码学和人工智能。开发量子计算机的主要挑战之一是需要一种制冷剂来将量子位 (qubits) 冷却到最佳工作温度。   He-3已被证明是冷却量子计算机中量子位的绝佳选择。He-3 具有使其成为该应用的理想选择的多种特性，包括其低沸点、高导热性和在低温下保持液态的能力。包括奥地利因斯布鲁克大学的一组科学家在内的几个研究小组已经证明了在量子计算机中使用 He-3 作为制冷剂。在发表在《自然通讯》杂志上的一项研究中，该团队表明，He-3 可用于将超导量子处理器的量子位冷却到最佳工作温度，证明了其作为量子计算制冷剂的有效性。   Helium-3 在量子计算中的优势   在量子计算机中使用 He-3 作为制冷剂有几个优点。首先，它为量子比特提供了更稳定的环境，降低了出错的风险，提高了量子计算机的可靠性。这在量子计算领域尤为重要，因为即使是很小的错误也会对结果产生重大影响。   其次，与其他制冷剂相比，He-3 的沸点更低，这意味着量子位可以冷却到更低的温度并更有效地运行。这种提高的效率可以带来更快、更准确的计算，使 He-3 成为量子计算机发展的重要组成部分。   最后，He-3 是一种无毒、不易燃的制冷剂，与液氦等其他制冷剂相比，更安全、更环保。在环境问题变得越来越重要的世界中，在量子计算中使用 He-3 提供了一种更环保的替代方案，有助于减少该技术的碳足迹。   Helium-3 在量子计算中的挑战和未来   尽管 He-3 在量子计算中的优势显而易见，但 He-3 的生产和供应仍然是一项重大挑战，需要克服许多技术、后勤和财务障碍。He-3的生产是一个复杂而昂贵的过程，而且可用的同位素供应有限。此外将 He-3 从其生产地点运输到最终使用地点也是一项具有挑战性的任务，进一步使其供应链复杂化。   尽管存在这些挑战，但 He-3 在量子计算中的潜在优势使其成为一项值得的投资，研究人员和公司继续探索使其生产和使用成为现实的方法。He-3 的持续发展及其在量子计算中的应用为这个快速发展领域的未来带来了希望。

一年多来，世界氦气供应商之一的美联邦氦气储备的命运一直飘摇不定。这个巨大的地下结构（由近500英里的管道组成从德克萨斯州的阿马里洛延伸到俄克拉荷马州的狭长地带，再到堪萨斯州）提供了世界上大约40%的氦气。   美国氦气专家圣路易斯华盛顿大学的化学教授索菲亚·海斯表示:“美联邦氦气储备本应在2021年之前出售，但在过去的一年里，它一直没有动静。”在过去十年里，大部分氦气专家一直建议政府官员保留这些储备，而不是将其出售给私人实体（可能是大型工业天然气或管道公司，也可能是外国所有的公司）。专家们认为国会在1996年决定启动的一项25年计划以出售储备缩小政府规模可能对从医疗技术到火箭科学等一系列行业造成不利影响。   上周，美国政府发布的一份关于氦气的公告让专家们更加希望美国可能会更认真地考虑联邦氦气储备。1月30日，美国地质调查局在《联邦公报》上发布就“氦供应中断的风险是否在增加”征求公众意见。   乍一看，这则通知似乎没什么意义。但海斯和其他几位接受NBC新闻采访的科学家表示，这是联邦政府密切关注日益动荡的氦气市场的又一个迹象，并可能重新考虑出售储备的条款和时间。   海耶斯说:“每一次延迟、每一次暂停，每一次关于氦价值的讨论，都给了我们希望，也许有人在关注。”对于普通消费者来说，氦并不是什么特别重要的东西。对大多数人来说，它最广为人知的名字是一种比空气轻的气体。   但美国西北大学物理学教授比尔·哈尔佩林表示，液态氦对许多行业来说都是液态黄金。航天需要氦气来制造液体燃料火箭、核磁共振产业需要氦气、制药工业依赖氦同样国防部也是如此。国防部不仅在导弹上使用氦气，还在监视气球上使用，在不危及生命的情况下保持观察地位非常重要。   科学家估计，按照目前的全球消耗速度，氦的供应还可以维持100-200年。世界上只有少数几个重要的氦气来源，其中主要是美国、卡塔尔、阿尔及利亚和俄罗斯。但由于世界其他地方的地缘政治局势，美国的供应被认为是最可靠的。联邦氦气储备成立于20世纪20年代，当时是一个蓬勃发展的飞艇工业，在寻找可靠的氦气时，它迅速成为数十名科学家和私营公司的首选。   出售联邦氦储备的立法最初的条款规定2021年9月30日之前出售的最后期限。但美国土地管理局推迟了出售计划，并将联邦氦储备的资产移交给了美国总务管理局，后者计划在去年进行拍卖但这笔交易尚未实现。那些氦气专家们担心如果政府将联邦氦储备出售给私人实体会发生，以及对科学进步意味着什么，对消费者也意味着什么。   菲尔·科恩布鲁斯(Phil Kornbluth)说，自2006年以来，全球正在经历一系列氦气短缺中的第四次。在过去的17年里，世界经历了8年的氦短缺。乌克兰战争中断了俄罗斯对全球市场的氦气供应。自2022年1月以来，氦气的价格在许多情况下已经翻了一番。出售联邦储备设施可能会导致价格进一步上涨。   科恩布鲁斯表示：“我肯定会支持至少暂时暂停出售联邦氦储备，目前世界上的氦供应相当脆弱。但联邦氦储备的出售究竟能推迟多久还是个未知数。”   专家们对美国联邦政府出售氦气储备设施的真正担忧是，联邦政府将不再控制这种关键自然资源，无论储备卖给谁，联邦政府都只与私营公司就购买氦气进行谈判，无论是否可用。在销售方面，联邦政府完全不玩氦气游戏了。

氧化氘市场迅速扩大，一货难求！Isowater首次生产氧化氘来应对市场仍难以满足需求   lsowater实现了重大技术突破，首次生产市场级D2O。这一突破推动lsowater朝着为世界生命科学和高科技行业生产可持续的市场级氧化氘供应的目标迈进。   据报道lsowater开发的专有工艺技术，可将低品位D2O浓缩至满足许多应用要求的目标氘浓度并且lsowater正在继续优化系统，以确保能够最终确定始终在控制范围内的商业产品。   lsowater 董事长兼首席执行官安德鲁-斯图尔特（Andrew Stuart）表示："这是为我们的客户可靠地生产商业级氧化氘的多年研发计划的重要里程碑。这使我们走上了成为生产商的道路，能够满足全球对可靠、安全的氧化氘供应日益增长的需求。”   然而，全球可用的商业级氧化氘供应有限，供不应求。除了增加D20供应外，Isowater的技术旨在以接近零排放的方式生产氧化氘——与传统的基于硫化氢和氨的浓缩工艺相比有了显着改进。   lsowater正在投资数亿美元用于使用氧化氘作为核心材料的产品线，以提高性能，打造一个更健康、联系更紧密的世界。斯图尔特表示："Isowater正在与全球客户合作开发强大且可持续的供应链，使他们有信心进一步投资于资本密集型氘基产品。"   全球对氧化氘的需求正在迅速扩大，用于半导体、光纤、有机发光二极管（OLED）、研究化学品、医疗诊断和制药。使用D20生产具有更高电路密度且可在更高温度下运行的半导体、可通过更多光的光纤、具有更鲜明色彩对比的 OLED 显示器、减少副作用和延长治疗效果的药物，以及用于稳定mRNA和许多其他用途。仅在过去三年中，这种需求就推动了Isowater的出货量增长了300%。

总部位于南非的可再生能源公司Renergen 宣布，其位于南非自由邦省的弗吉尼亚天然气厂首次生产液氦。   Renergen 首席执行官 Stefano Marani在一份新闻声明中表示，“让氦气工厂投入运营并生产液氦是一项真正了不起的成就，一期工厂的所有组件现已投入运营，南非洲加入了世界上仅有的八个国家的行列来生产这种稀有且有价值的液体。”   弗吉尼亚天然气项目是南非第一个商业规模的液化天然气工厂，其首次生产的里程碑使 Renergen 成为南非第一家氦气生产商。Marani 表示，“这一里程碑是 Renergen 和南非的主要催化剂。”   据Renergen 称，南非每天消耗约200公斤氦气，而美国等国家每天消耗约35,000公斤氦气，弗吉尼亚工厂生产的液氦将主要用于出口以满足全球需求。   该公司的液氦模块的生产能力为每天350千克，并计划从2026年开始扩建，公司预留120亿至150亿兰特用于扩建项目。   弗吉尼亚天然气项目现场估计拥有30至3440亿立方英尺的氦气储量，全球氦气市场预计将从2021年的27亿美元扩大到2031年的39亿美元，南非有望在稀有领域发挥关键作用。

氖气价格爆跌，世界已找到俄罗斯和乌克兰氖气的替代品   韩国TEMS公司显着增加了高纯度氖的合成，并开始批量运送给生产微电路的公司。TEMS 的行动还降低了氖气的售价。俄罗斯尚无法提供与乌克兰相同的氖气产量。   找到氖气的来源   The Elec 表示：在不到一年的时间里，芯片制造商找到了一家新的用于工业激光系统的高纯度氖气供应商。韩国公司 TEMC 增加了产量并扩大了固定客户名单，不应将其与代工芯片供应商台湾台积电相混淆。   2022年2月24日之后，高纯度氖气瞬间供不应求，其价格同样迅速上涨了20倍。原因是乌克兰的两家生产这种气体的工厂 - Krioin 和 Ingaz 完全关闭。第一个位于马里乌波尔，第二个位于敖德萨。他们在 2023年1月9日处于什么状态不得而知，但他们共同确保了全球50%的高纯度氖气的供给（数据来自路透社）。   2022年夏天，以工贸部部长丹尼斯·曼图罗夫 (Denis Manturov )为代表的俄罗斯当局宣布，到2023年，俄罗斯将能够确保生产占世界产量25%的氖气。曼图罗夫在俄罗斯总统弗拉基米尔·普京与俄罗斯政府成员会晤时谈到了这一点。显然，外国芯片供应商决定不再等待，也不再受与俄罗斯的合同义务约束，俄罗斯目前正受到创历史纪录的国际制裁。   价格急剧下跌   乌克兰工厂的关闭迫使所有高纯度氖的消费者转而大规模采购这种气体，以补充订单。这只会助长价格上涨。氖气比 2022 年 2 月 24 日之前贵了 20 倍，直到 2022 年底才变得便宜。   几乎就在韩国TEMS 进入该行业后，价格情况就好转了许多倍——不是对氖气生产商而言，而是对氖气消费者而言。据 The Elec 报道，氖气目前的价格仅比乌克兰事件发生前贵三倍。The Elec表示，参与微电路生产的公司表示相信氖气的价格将很快下降更多。据他们的代表称，离价格恢复到 2022 年 2 月上半月水平的日子不远了。   进口替代时代   由于俄罗斯和乌克兰的氖气短缺，从事微电路生产的公司将注意力转向了合成这种气体的中国制造商。但随着时间的推移，芯片供应商开始转向本地供应商。特别是，同一家 TEMC 现在向领先的芯片制造商之一三星供应大量高纯度氖气。现在它正在发布 4nm 晶体，但它向 3nm 过渡的时间一天比一天近。   TEMS 还向SK 海力士运送氖气。它有自己的存储芯片生产。   除了TEMS，韩国还有一家POSCO公司，该公司也从事包括氖气在内的气体合成。他们俩不仅致力于提高产量，还致力于新技术。特别是在2022年2月下旬，两家公司几乎同时宣布开发了一种从空气中获取氖的方法。   在中国台湾，也采取了放弃来自世界其他地区包括俄罗斯的氖气的路线。这一点在台积电身上体现得很明显，台积电是全球最大的芯片供应商，2022 年第二季度全球市场份额为 56%（Counterpoint Research统计数据）。   据CNews报道，台积电于2022 年11月宣布计划转为主要从中国台湾供应商采购氖气。公司管理层为该计划的实施分配了不超过五年的时间。台积电分析师表示，该公司可以在三年内完成新供应链的建设，几乎完全排除来自外部的氖气供应。     俄罗斯很有可能被排除 台积电的氖气供应名单之外 商。该公司受到美国当局的严密控制，因为它在工作中使用美国技术。它已经被禁止生产俄罗斯处理器，未来美国当局可能会关闭其对俄罗斯氖气的访问。

Iwatani收购Aspen Air 进入美国工业气体市场   Iwatani Corporation的全资子公司 Iwatani Corporation of America 今天宣布已收购位于蒙大拿州比林斯的 Aspen Air US, LLC 。   Aspen Air 是蒙大拿州及周边各州领先的散装液态工业气体制造商和分销商。Aspen Air 支持多元化的工业和医疗客户群，包括能源和化工行业、医院以及非常重要的包装气体和独立分销商网络。   Iwatani Corporation 首席执行官Joseph S. Cappello表示：“Aspen Air 因其向客户提供安全和可靠供应的承诺而获得认可。此次收购标志着 Iwatani 进入美国工业气体领域，并反映出其专注于为服务欠缺市场的客户提供支持。”    Iwatani Corporation of America 工业气体副总裁Tom Harrison的职责将扩大并领导 Aspen Air 团队。“汤姆为这个角色带来了丰富的经验。过去 2 年，他一直领导美国岩谷公司的特种气体业务和氢气采购活动，在此之前，他在林德（前身为普莱克斯）的销售、物流和产品部门工作了 32 年管理，”卡佩罗说。   Iwatani Corporation of America 在美国经营了 40 多年。在继续致力于其在北美的传统产品和服务组合的同时，该公司在过去几年中扩大了其业务平台，包括四个新的业务部门：氢气、氦气、特种气体和现在的工业气体。   关于岩谷：   Iwatani Corporation是日本最大的液化石油气和氢气供应商，也是日本、中国和东南亚领先的工业气体、氦气、电子和特种气体制造商和分销商。利用其母公司的专业知识，Iwatani Corporation of America 已着手实施一项雄心勃勃的增长计划，以在关键的工业和特种气体市场扩张，并在美国建立垂直整合的氢气业务，其中包括氢气供应、分销和物流服务作为加氢站所有者的运营和维护服务。Iwatani Corporation of America 还在加利福尼亚州拥有并经营着一个快速发展的 Iwatani 品牌加氢站网络。Iwatani Corporation of America 总部位于得克萨斯州休斯敦，并在加利福尼亚州圣克拉拉设有办事处。

肺部检测竟需要这种气体   氦-3是地球上一种罕见的资源，不容易获得。随着科学技术的不断发展，氦-3的应用逐渐广泛。氦-3不仅可以用于核武器、清洁能源等。使用近年来，研究人员开发了MRI技术，以使用其他超极化气体进行肺部测试。   氦-3的主要替代品是：多年来，研究人员已经学会了克服氦-3的一些缺点，例如它能让患者入睡。由于氦-3提供了最强的信号，在许多肺部条件下，它仍然是MRI研究的最佳气体。氦-3是最好的肺部检测气体！氦-3可以帮助医生诊断肺部疾病，因为它可以实时绘制肺部地图。氦-3大大提高了医生对哮喘、慢性阻塞性肺病、肺气肿、囊性纤维化、支气管肺发育不良（尤其是早产儿）和其他疾病的肺部成像能力。特别是，氦-3在磁共振成像（MRI）中非常有用，这是一种从身体中生成图像用于诊断的程序。   尽管标准的核磁共振成像允许医生看到身体的某些部位，例如心脏或大脑，但它对肺部的透视检查没有用处。由于肺部充满了空气，空气的密度比水或脂肪的密度小得多，因此它实际上不会产生可以成像的信号。为了解决这个问题，患者可以吸入超极化气体，这意味着通过特殊程序放大信号，从而最终可以从肺部读取MRI信号。   如果这种气体与足够的氧气混合以维持生命，吸入它是安全的。氦-3是一种超极化气体。因为它可以产生非常强的信号，MRI可以清楚地检测肺部和所有呼吸道中的空气，并揭示支气管肺树的复杂细节。氦-3核磁共振成像可以实时显示肺部和气道的解剖细节，以及在患者呼吸时显示功能成像的能力，使其远优于检测肺部功能的标准方法。