Kernemagnetisk resonans, eller NMR, bruger magnetfelter og radiobølger til at bestemme molekylers struktur. Det er en af ​​de mest kraftfulde analytiske teknikker inden for kemi. Den blev udviklet i 1940'erne og vandt Nobelpriser i fysik i 1952 og kemi i 1991 og 2002. Det er grundlaget for MR, som afbilder menneskekroppen.

Teknikken fungerer, fordi visse atomkerner, som brint-1 og kulstof-13, har et magnetisk spin. I et stærkt magnetfelt justeres spinnene enten med eller imod feltet. Radiobølger ved den rigtige frekvens vender spinnene om. Frekvensen afhænger af kernens kemiske miljø. Elektroner beskytter kernen mod magnetfeltet, og afskærmningen afhænger af nærliggende atomer. Resultatet er et spektrum af toppe ved forskellige frekvenser, der afslører molekylets struktur.

NMR kan bestemme atomers forbindelse, molekylers stereokemi og dynamikken i molekylær bevægelse. Det kan studere proteiner i opløsning, overvåge kemiske reaktioner i realtid og analysere blandinger uden separation. Det er ikke-destruktivt og kræver kun en lille prøve.

Instrumenterne er dyre og kræver specialiserede faciliteter. Et højfelts-NMR-spektrometer kan koste millioner af dollars og kræver en superledende magnet kølet med flydende helium. Men til strukturbestemmelse kommer intet andet i nærheden.