Kärnmagnetisk resonans, eller NMR, använder magnetfält och radiovågor för att bestämma molekylers struktur. Det är en av de mest kraftfulla analytiska teknikerna inom kemi. Den utvecklades på 1940-talet och vann Nobelpris i fysik 1952 och kemi 1991 och 2002. Det är grunden för MRI, som avbildar människokroppen.

Tekniken fungerar eftersom vissa atomkärnor, som väte-1 och kol-13, har ett magnetiskt spinn. I ett starkt magnetfält är spinnen i linje med eller mot fältet. Radiovågor vid rätt frekvens vänder spinnen. Frekvensen beror på kärnans kemiska miljö. Elektroner skyddar kärnan från magnetfältet, och avskärmningen beror på närliggande atomer. Resultatet är ett spektrum av toppar vid olika frekvenser, vilket avslöjar molekylens struktur.

NMR kan bestämma atomernas sammankoppling, molekylernas stereokemi och dynamiken i molekylär rörelse. Den kan studera proteiner i lösning, övervaka kemiska reaktioner i realtid och analysera blandningar utan separation. Den är icke-destruktiv och kräver endast ett litet prov.

Instrumenten är dyra och kräver specialiserade anläggningar. En högfälts-NMR-spektrometer kan kosta miljontals dollar och behöver en supraledande magnet som kyls med flytande helium. Men för strukturbestämning kommer inget annat i närheten.