核磁気共鳴（NMR）は、磁場と電波を用いて分子の構造を解明する手法であり、化学における最も強力な分析技術の一つです。1940年代に開発され、1952年にノーベル物理学賞、1991年と2002年にノーベル化学賞を受賞しました。人体を画像化するMRIの基礎となる技術でもあります。

この技術は、水素1や炭素13などの特定の原子核が磁気スピンを持っていることを利用しています。強い磁場の中では、スピンは磁場と同じ方向、あるいは磁場に逆らう方向に整列します。適切な周波数の電波を照射すると、スピンが反転します。周波数は原子核の化学環境によって決まります。電子は原子核を磁場から遮蔽し、その遮蔽の程度は周囲の原子によって異なります。その結果、異なる周波数にピークを持つスペクトルが得られ、分子の構造が明らかになります。

NMRは、原子の結合状態、分子の立体化学、分子運動のダイナミクスを解明することができます。溶液中のタンパク質を研究したり、化学反応をリアルタイムでモニタリングしたり、分離せずに混合物を分析したりすることが可能です。非破壊的であり、必要なサンプル量も少量です。

これらの装置は高価で、特殊な設備が必要となる。高磁場NMR分光計は数百万ドルもする上に、液体ヘリウムで冷却する超伝導磁石が必要だ。しかし、構造決定においては、これに匹敵するものは他にない。