Vsa magnetna jedra imajo lastnost, imenovano jedrska magnetna resonanca ali NMR, ko so znotraj magnetnega polja in ko so izpolnjeni nekateri drugi pogoji. V skladu s temi načeli je bila razvita vrsta različnih vrst tehnologije. Ti vključujejo različne vrste medicinskega slikanja in spektroskopije.
Jedrska magnetna resonanca je odvisna od dejstva, da ko se nihajoč elektromagnetni impulz uporabi na jedra znotraj magnetnega polja, posamezna jedra absorbirajo energijo in jo nato sprostijo v posebnih vzorcih. Vzorec absorpcije in sproščanja energije je odvisen od jakosti magnetnega polja in nekaterih drugih spremenljivk. S preučevanjem teh vzorcev so fiziki sposobni raziskati kvantno mehanske lastnosti atomskih jeder. Kemiki lahko uporabljajo tehnologijo NMR za raziskovanje kemične in strukturne sestave vzorcev, v medicini pa je tehnologija jedrske magnetne resonance osnova pogosto uporabljene vrste medicinske opreme za slikanje.
Vsa NMR tehnologija se opira tudi na lastnost, imenovano vrtenje. Pri ugotavljanju, ali ima dano atomsko jedro spin, se šteje število nukleonov v atomu. Nukleon je skupno ime za protone in nevtrone. Če je število protonov in nevtronov v jedru liho število, je količina vrtenja, ki jo imajo jedra, večja od nič. Zato naj bi to jedro imelo lastnost vrtenja. Vsako jedro, ki ima spin, je mogoče pregledati z uporabo NMR tehnologije.
Pri spektroskopiji jedrske magnetne resonance se stroj, imenovan spektrometer jedrske magnetne resonance, uporablja za pridobivanje informacij o vrsti, številu in razporeditvi jeder znotraj danega vzorca. Analiza NMR spektra, ki jo opravi kemik, na primer, lahko zagotovi informacije o različnih vrstah kemikalij, prisotnih v vzorcu, pa tudi o strukturi različnih prisotnih molekul. NMR spektroskopija je na primer pripomogla k razumevanju, kako so strukturirane nukleinske kisline in beljakovine, in zagotavlja tudi namige o delovanju teh molekul.
Osnova slikanja z jedrsko magnetno resonanco temelji na dejstvu, da je resonančna frekvenca različnih molekul sorazmerna z jakostjo magnetnega polja, ki se nanaša nanje. Ko je vzorec postavljen v nihajoče magnetno polje, se resonančne frekvence jeder znotraj vzorca razlikujejo glede na to, kje se nahajajo v tem polju. Te različice se lahko nato uporabijo za izdelavo slike samega vzorca.
V medicini je ta tehnika splošno znana kot slikanje z magnetno resonanco ali MRI. Ta oprema za medicinsko slikanje uporablja magnetna polja za poravnavo vodikovih atomov, ki so prisotni v vodi. Ker človeško telo vsebuje velik delež vode, tako poravnava vodikovih atomov proizvede dovolj informacij, da si ustvarimo sliko notranje strukture telesa. Posest vrtenja je pomemben koncept v tej tehnologiji. To je zato, ker se atomi vodika, ki imajo spin, različno odzivajo na magnetna polja, odvisno od tega, na katere druge vrste molekul so vezani, in celo vrste molekul, ki so jim blizu.
Tehnologija NMR ima številne druge teoretične in praktične aplikacije. Industrija nafte in zemeljskega plina uporablja tehnologijo NMR za pomoč pri raziskovanju zemeljskih kamnin, da bi locirala nahajališča teh goriv. Ena najpomembnejših uporab tehnologije NMR pri preučevanju vzorcev je, da se izvede brez uničenja vzorca. To pomeni, da se NMR testi lahko izvajajo na vzorcih, ki so občutljivi ali nevarni z veliko manjšim tveganjem.