رزونانس مغناطیس هسته (NMR)

رزونانس مغناطیس هسته

طیف بینی رزونانس مغناطیس هسته (NMR) اولین بار در 1946 توسط گروه تحقیقاتی در استنفورد و M.I.T در ایالت متحده امریکا ارائه شد. پدیده NMR بر پایه این حقیقت که هسته اتم ها ویژگی های مغناطیسی دارند استوار است که می توان از آن برای بدست آوردن اطلاعات شیمیایی استفاده کرد. ذرات زیر اتمی از نظر مکانیک کوانتومی (الکترون، پروتون و نوترون) اسپین دارند. در برخی از اتم ها (برای مثال کربن-12، اکسیژن-16، گوگرد-32) این اسپین ها زوج شده و یکدیگر را خنثی می کنند و در نتیجه هسته اتم اسپین کلی نخواهد داشت. هر چند در تعداد زیادی از اتم ها (هیدروژن، کربن-13، فسفر-31، نیتروژن-15، فلوئور-19و غیره) هسته دارای اسپین کلی می باشد. برای تعیین اسپین کلی یک هسته، می توان از قوانین زیر پیروی کرد:
اگر تعداد نوترون ها و پروتون ها هر دو زوج باشد، هسته فاقد اسپین است. اگر تعداد نوترون ها بعلاوه تعداد پروتون ها فرد باشد، هسته دارای یک اسپین نیمه عدد صحیح (یعنی 2/1، 2/3، 2/5) است. اگر تعداد نوترون ها و تعداد پروتون ها هر دو فرد باشد، هسته اسپین عدد صحیح (یعنی 1، 2، 3) دارد. دیاگرام زیر، سطوح انرژی هسته ای با عدد کوانتومی اسپین را نشان می دهد. 
از نظر مکانیک کوانتومی، گشتاور مغناطیسی هسته ای یک هسته در جهت و یا در خلاف جهت میدان با میدان مغناطیسی خارجی اعمال شده با قدرت B0 به 1 + I2 طریق همراستا خواهد شد.