นิวเคลียสแม่เหล็กทั้งหมดมีคุณสมบัติที่เรียกว่าเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์หรือ NMR เมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็กและเมื่อตรงตามเงื่อนไขอื่น ๆ เทคโนโลยีหลากหลายประเภทได้รับการพัฒนาตามหลักการเหล่านี้ เหล่านี้รวมถึงการถ่ายภาพทางการแพทย์และสเปกโทรสโกปีแบบต่างๆ
เรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์บานพับบนความจริงที่ว่าเมื่อชีพจรแม่เหล็กไฟฟ้าสั่นถูกนำไปใช้กับนิวเคลียสภายในสนามแม่เหล็กนิวเคลียสแต่ละดูดซับพลังงานแล้วปล่อยพลังงานในรูปแบบที่เฉพาะเจาะจง รูปแบบของการดูดซับและปล่อยพลังงานขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็กรวมถึงตัวแปรอื่น ๆ โดยการตรวจสอบรูปแบบเหล่านี้นักฟิสิกส์จะสามารถตรวจสอบคุณสมบัติเชิงกลของควอนตัมของนิวเคลียสของอะตอม นักเคมีสามารถใช้เทคโนโลยี NMR เพื่อสำรวจองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของตัวอย่างและในทางการแพทย์เทคโนโลยีเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์เป็นพื้นฐานของอุปกรณ์การถ่ายภาพทางการแพทย์ที่ใช้บ่อย
เทคโนโลยี NMR ทั้งหมดยังอาศัยคุณสมบัติที่เรียกว่าการ หมุน เมื่อพิจารณาว่านิวเคลียสอะตอมที่กำหนดมีการหมุนหรือไม่จะนับจำนวนของนิวเคลียสในอะตอม นิวเคลียสเป็นชื่อกลุ่มที่ให้กับโปรตอนและนิวตรอน ถ้าจำนวนของโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสเป็นจำนวนคี่จำนวนของการหมุนของนิวเคลียสจะมากกว่าศูนย์ นิวเคลียสนั้นจึงถูกกล่าวว่าเป็นสมบัติของการหมุน นิวเคลียสที่ครอบครองสปินสามารถตรวจสอบได้โดยใช้เทคโนโลยี NMR
ในสเปกโทรสโกปีเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์เครื่องที่เรียกว่าสเปกโตรมิเตอร์เรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ใช้เพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับชนิดจำนวนและการจัดเรียงของนิวเคลียสภายในตัวอย่างที่กำหนด ยกตัวอย่างเช่นการวิเคราะห์สเปกตรัม NMR โดยนักเคมีสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับสารเคมีชนิดต่าง ๆ ที่มีอยู่ภายในตัวอย่างรวมถึงโครงสร้างของโมเลกุลต่าง ๆ ที่มีอยู่ ยกตัวอย่างเช่น NMR spectroscopy นั้นเป็นเครื่องมือในการทำความเข้าใจว่าโครงสร้างของกรดนิวคลีอิกและโปรตีนนั้นมีประโยชน์อย่างไรและยังให้เบาะแสเกี่ยวกับการทำงานของโมเลกุลเหล่านี้
พื้นฐานของการถ่ายภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าความถี่เรโซแนนซ์ของโมเลกุลที่แตกต่างกันนั้นเป็นสัดส่วนกับความแข็งแรงของสนามแม่เหล็กที่ใช้กับพวกมัน เมื่อตัวอย่างถูกวางไว้ในสนามแม่เหล็กสั่นความถี่เสียงสะท้อนของนิวเคลียสในตัวอย่างจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับว่าพวกมันอยู่ที่ไหนในสนามนั้น รูปแบบเหล่านี้สามารถใช้เพื่อสร้างรูปภาพของตัวอย่างเอง
ในทางการแพทย์เทคนิคนี้เป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นรูปถ่ายด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กหรือ MRI อุปกรณ์ถ่ายภาพทางการแพทย์นี้ใช้สนามแม่เหล็กเพื่อจัดเรียงอะตอมไฮโดรเจนที่มีอยู่ในน้ำ เนื่องจากร่างกายมนุษย์มีน้ำเป็นสัดส่วนมากการจัดเรียงอะตอมไฮโดรเจนด้วยวิธีนี้จะให้ข้อมูลที่เพียงพอในการสร้างภาพโครงสร้างภายในของร่างกาย ความครอบครองของการหมุนเป็นแนวคิดที่สำคัญในเทคโนโลยีนี้ นี่เป็นเพราะอะตอมของไฮโดรเจนที่หมุนได้ตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของโมเลกุลอื่น ๆ ที่พวกมันยึดติดอยู่และแม้แต่โมเลกุลประเภทที่อยู่ใกล้กัน
เทคโนโลยี NMR มีการใช้งานเชิงทฤษฎีและปฏิบัติอื่น ๆ อีกมากมาย อุตสาหกรรมปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติใช้เทคโนโลยี NMR เพื่อช่วยในการสำรวจหินของโลกเพื่อหาแหล่งสะสมของเชื้อเพลิงเหล่านี้ หนึ่งในการใช้งานที่สำคัญที่สุดของเทคโนโลยี NMR ในการตรวจสอบตัวอย่างคือมันทำได้โดยไม่ทำลายตัวอย่าง ซึ่งหมายความว่าการทดสอบ NMR สามารถดำเนินการกับตัวอย่างที่ละเอียดอ่อนหรืออันตรายโดยมีความเสี่ยงลดลงมาก
