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Un isotopologue est une moléculemolécule dont un des atomesatomes est remplacé par son isotopeisotope. C'est par exemple le cas avec l'eau lourdeeau lourde, où un atome d'hydrogènehydrogène est remplacé par un de ses isotopes, le deutérium. Le spectrespectre d'une telle molécule est légèrement changé par la présence d'un isotope.