Nucleaire magnetische resonantie, of NMR, maakt gebruik van magnetische velden en radiogolven om de structuur van moleculen te bepalen. Het is een van de krachtigste analysetechnieken in de chemie. De techniek werd ontwikkeld in de jaren 40 en won Nobelprijzen voor natuurkunde in 1952 en voor chemie in 1991 en 2002. Het vormt de basis van MRI, waarmee het menselijk lichaam in beeld wordt gebracht.

De techniek werkt omdat bepaalde atoomkernen, zoals waterstof-1 en koolstof-13, een magnetische spin hebben. In een sterk magnetisch veld richten de spins zich ofwel met ofwel tegen het veld in. Radiogolven met de juiste frequentie keren de spins om. De frequentie hangt af van de chemische omgeving van de kern. Elektronen schermen de kern af van het magnetische veld, en de mate van afscherming hangt af van de nabijgelegen atomen. Het resultaat is een spectrum met pieken op verschillende frequenties, waardoor de structuur van het molecuul zichtbaar wordt.

NMR kan de verbindingen tussen atomen, de stereochemie van moleculen en de dynamiek van moleculaire beweging bepalen. Het kan eiwitten in oplossing bestuderen, chemische reacties in realtime volgen en mengsels analyseren zonder scheiding. Het is een niet-destructieve methode die slechts een kleine hoeveelheid monster vereist.

De instrumenten zijn duur en vereisen gespecialiseerde faciliteiten. Een NMR-spectrometer met een hoog magnetisch veld kan miljoenen dollars kosten en heeft een supergeleidende magneet nodig die gekoeld wordt met vloeibaar helium. Maar voor structuurbepaling komt niets anders in de buurt.