Semua inti magnet memiliki sifat yang disebut resonansi magnetik nuklir, atau NMR, ketika mereka berada dalam medan magnet, dan ketika kondisi tertentu lainnya terpenuhi. Berbagai jenis teknologi telah dikembangkan sesuai dengan prinsip-prinsip ini. Ini termasuk berbagai jenis pencitraan medis dan spektroskopi.
Resonansi magnetik nuklir bergantung pada fakta bahwa ketika pulsa elektromagnetik berosilasi diterapkan ke inti dalam medan magnet, inti individu menyerap energi, dan kemudian melepaskan energi itu dalam pola tertentu. Pola penyerapan dan pelepasan energi tergantung pada kekuatan medan magnet serta variabel tertentu lainnya. Dengan memeriksa pola-pola ini, fisikawan dapat menyelidiki sifat mekanika kuantum inti atom. Ahli kimia dapat menggunakan teknologi NMR untuk mengeksplorasi komposisi kimia dan struktural sampel, dan dalam kedokteran, teknologi resonansi magnetik nuklir adalah dasar dari jenis peralatan pencitraan medis yang sering digunakan.
Semua teknologi NMR juga mengandalkan properti yang disebut spin. Saat menentukan apakah inti atom tertentu memiliki spin, jumlah nukleon dalam atom dihitung. Nukleon adalah nama kolektif yang diberikan untuk proton dan neutron. Jika jumlah proton dan neutron dalam inti adalah bilangan ganjil, jumlah putaran inti lebih besar dari nol. Oleh karena itu, inti tersebut dikatakan memiliki sifat spin. Setiap inti yang memiliki spin dapat diperiksa menggunakan teknologi NMR.
Dalam spektroskopi resonansi magnetik nuklir, mesin yang disebut spektrometer resonansi magnetik nuklir digunakan untuk memperoleh informasi tentang jenis, jumlah, dan susunan inti dalam sampel yang diberikan. Analisis spektrum NMR oleh ahli kimia, misalnya, dapat memberikan informasi tentang berbagai jenis bahan kimia yang ada dalam sampel, serta struktur molekul berbeda yang ada. Spektroskopi NMR, misalnya, telah berperan penting dalam memahami bagaimana asam nukleat dan protein terstruktur dan juga memberikan petunjuk tentang bagaimana molekul-molekul ini berfungsi.
Dasar pencitraan resonansi magnetik nuklir bergantung pada fakta bahwa frekuensi resonansi molekul yang berbeda sebanding dengan kekuatan medan magnet yang diterapkan pada mereka. Ketika sampel ditempatkan dalam medan magnet yang berosilasi, frekuensi resonansi inti dalam sampel bervariasi tergantung di mana mereka berada di dalam medan itu. Variasi ini kemudian dapat digunakan untuk membangun gambaran sampel itu sendiri.
Dalam kedokteran, teknik ini umumnya dikenal sebagai magnetic resonance imaging, atau MRI. Peralatan pencitraan medis ini menggunakan medan magnet untuk menyelaraskan atom hidrogen yang ada dalam air. Karena tubuh manusia mengandung sebagian besar air, menyelaraskan atom hidrogen dengan cara ini menghasilkan informasi yang cukup untuk membangun gambaran struktur internal tubuh. Kepemilikan putaran adalah konsep penting dalam teknologi ini. Ini karena atom hidrogen, yang memiliki putaran, merespons medan magnet secara berbeda tergantung pada jenis molekul lain yang mereka ikat, dan bahkan jenis molekul yang posisinya berdekatan.
Teknologi NMR memiliki banyak aplikasi teoretis dan praktis lainnya. Industri minyak bumi dan gas alam menggunakan teknologi NMR untuk membantu eksplorasi batuan bumi untuk menemukan deposit bahan bakar ini. Salah satu kegunaan paling signifikan dari teknologi NMR dalam memeriksa sampel adalah bahwa hal itu dilakukan tanpa merusak sampel. Ini berarti tes NMR dapat dilakukan pada sampel yang halus atau berbahaya dengan risiko yang jauh lebih rendah.