Ядерный магнитный резонанс, или ЯМР, использует магнитные поля и радиоволны для определения структуры молекул. Это один из самых мощных аналитических методов в химии. Он был разработан в 1940-х годах и получил Нобелевские премии по физике в 1952 году и по химии в 1991 и 2002 годах. Он лежит в основе МРТ, метода визуализации человеческого тела.

Этот метод работает благодаря тому, что некоторые атомные ядра, такие как водород-1 и углерод-13, обладают магнитным спином. В сильном магнитном поле спины выравниваются либо по направлению к полю, либо против него. Радиоволны на нужной частоте переворачивают спины. Частота зависит от химического окружения ядра. Электроны экранируют ядро ​​от магнитного поля, а экранирование зависит от соседних атомов. В результате получается спектр пиков на разных частотах, раскрывающий структуру молекулы.

ЯМР-спектроскопия позволяет определять связи атомов, стереохимию молекул и динамику молекулярного движения. Она позволяет изучать белки в растворе, отслеживать химические реакции в реальном времени и анализировать смеси без разделения. Это неразрушающий метод, требующий лишь небольшого образца.

Эти приборы дороги и требуют специализированного оборудования. Высокопольный ЯМР-спектрометр может стоить миллионы долларов и нуждается в сверхпроводящем магните, охлаждаемом жидким гелием. Но для определения структуры ничто другое не может сравниться с ним.