Nukleární magnetická rezonance neboli NMR využívá magnetická pole a rádiové vlny k určení struktury molekul. Je to jedna z nejúčinnějších analytických technik v chemii. Byla vyvinuta ve 40. letech 20. století a v roce 1952 získala Nobelovu cenu za fyziku a v letech 1991 a 2002 za chemii. Je základem magnetické rezonance (MRI), která zobrazuje lidské tělo.

Tato technika funguje, protože některá atomová jádra, jako je vodík-1 a uhlík-13, mají magnetický spin. V silném magnetickém poli se spiny srovnávají buď s polem, nebo proti němu. Rádiové vlny na správné frekvenci spiny převracejí. Frekvence závisí na chemickém prostředí jádra. Elektrony stíní jádro před magnetickým polem a stínění závisí na blízkých atomech. Výsledkem je spektrum vrcholů na různých frekvencích, které odhaluje strukturu molekuly.

NMR dokáže určit propojení atomů, stereochemii molekul a dynamiku molekulárního pohybu. Dokáže studovat proteiny v roztoku, monitorovat chemické reakce v reálném čase a analyzovat směsi bez separace. Je nedestruktivní a vyžaduje pouze malý vzorek.

Tyto přístroje jsou drahé a vyžadují specializované vybavení. NMR spektrometr s vysokým polem může stát miliony dolarů a potřebuje supravodivý magnet chlazený kapalným héliem. Ale pro stanovení struktury se tomu nic jiného ani nepřibližuje.