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同位素示踪技术已在物理、化学、生物、地学等基础研究中发挥了重要作用。典型例子有,用32P放射性同位素示踪揭示了DNA的结构以及RNA的一级结构,再结合放射自显影法,即可阅读核苷酸顺序。
此外,在化学反应机理及其动力学过程、天文地质学的一些重大基础问题(恐龙绝灭和铱异常、陨石演化史等)、岩石学和矿物学等研究中,同位素示踪都是一种重要的应用技术。