扰动角关联

每种原子核都有一定的磁矩和电四极矩。这种磁矩和电四极矩会分别与核外电子及周围其他原子形成的磁场和电场梯度相互作用，称为超精细相互作用，扰动角关联是由这种相互作用引起的一种现象，对扰动角关联进行测量和数学处理，是研究超精细相互作用的一个重要方法。自六十年代以来，这种方法不仅广泛应用于核物理研究，在固体物理、化学、生物医学等领域也开始了有实际意义的应用。
扰动角关联原理 如果一个放射性原子每次衰变放出二个γ光子（见图），实验者一方面从某一固定方向测量γ1，同时从不同方向测量γ2和γ1的符合数，就会发现符合几率W(θ)随这二个γ光子的夹角θ不同而不同，这一现象称为γ-γ角关联。在一个无磁场、无电场梯度的空间中，角关联可用一定的函数式表达。

当放射性原子核处于有磁场或电场梯度的空间中，则在发射γ1和γ2的过程中，原子核的磁矩或电四极矩将与周围的磁场或电场梯度相互作用，γ-γ级联跃迁图使核矩或核的自旋不断改变方向，于是原来的角关联被干扰，描述角关联的函数式也要相应地改变。此时的角关联称为扰动角关联。
扰动角关联理论已相当完善，对不同的相互作用可用不同的函数式描述。例如将¹¹¹In³⁺离子标记在液态输铁蛋白分子上，由于液态分子的布朗运动，在放射性原子核的位置上产生一个随时间变动的电场梯度，它与¹¹¹In的子核^111mCd第一激发态的电四极矩相互作用发生的扰动角关联，其函数式等于无扰动时的角关联函数乘以GK(t),GK(t)称为扰动角关联衰减因子，是电四极矩作用频率、液态大分子旋转关联时间及放射性核受到的电场梯度的函数。
扰动角关联的实验方法 将γ-γ级联跃迁的激发态特性为已知的放射性核素置于被研究的介质中或标记在被研究的大分子上，然后利用二个或二个以上的探测器，选择合适的夹角θ，分别测量γ₁和γ₂的符合发射几率，并与相应的理论公式拟合，从中得到衰减因子、电场梯度、液态生物大分子旋转关联时间等参量，进而将这些参量与生物大分子构型、解离常数或某些固体样品的晶格特性等参量联系起来，就可得到各种微观特性的信息。
扰动角关联在生物医学上的应用 扰动角关联方法可研究液态生物大分子的构型。例如将¹¹¹In³⁺离子标记在液态牛血浆蛋白分子上，当分子构型因pH改变等因素而发生变化时，分子的旋转关联时间也相应地改变，导致衰减因子的变化。这对于研究有疾病时生物大分子构型的变化是一种有用的手段。
通过衰减因子检测医用放射性核素在体内和体外的化学形式，可以提供标记物类型影响核素分布和代谢的资料，作为选择标记物类型的依据。
还可以利用¹¹¹In³⁺及^111mCd+²离子与液态生物大分子的结合，通过测定扰动角关联的衰减因子，推算出生物大分子的解离常数。即使溶液中含两种或两种以上生物大分子，也可得到它们的相对解离常数。
扰动角关联方法也可用来研究小分子与遗传物质的结合情况。例如通过测定解离常数，可以知道¹¹¹In-博莱霉素(BLM)中¹¹¹In的结合很牢固，因而可把¹¹¹In-BLM结合到DNA分子上，再进行扰动角关联测量，给出¹¹¹In-BLM-DNA的解离常数，从而了解BLM与DNA结合的情况。
扰动角关联核技术在生物及医学上的应用，目前尚处于探索阶段。但它不仅可观察晶态的生物大分子，而且可以观察常温溶液中的生物大分子，并适用于测活体情况下生物体内某种分子的化学形态。在核探针方面有向各种核素及其小分子标记物扩大探索的广阔领域，因而扰动角关联有可能发展成为一种生物物理学的新方法，在分子生物学及药物代谢动力学中将不断显示其优越性。