Visi magnetiniai branduoliai turi savybę, vadinamą branduoliniu magnetiniu rezonansu arba BMR, kai jie yra magnetiniame lauke ir kai tenkinamos tam tikros kitos sąlygos. Pagal šiuos principus buvo sukurta daugybė skirtingų technologijų tipų. Tai apima įvairius medicininio vaizdo gavimo ir spektroskopijos tipus.
Branduolinis magnetinis rezonansas priklauso nuo to, kad kai magnetiniame lauke esantiems branduoliams taikomas svyruojantis elektromagnetinis impulsas, atskiri branduoliai sugeria energiją ir išleidžia tą energiją tam tikrais modeliais. Energijos sugėrimo ir išsiskyrimo modelis priklauso nuo magnetinio lauko stiprumo, taip pat nuo tam tikrų kitų kintamųjų. Nagrinėdami šiuos modelius, fizikai gali ištirti kvantines mechanines atomų branduolių savybes. Chemikai gali naudoti BMR technologiją, kad ištirtų cheminę ir struktūrinę mėginių sudėtį, o medicinoje branduolinio magnetinio rezonanso technologija yra dažnai naudojamos medicininės vaizdo gavimo įrangos pagrindas.
Visa BMR technologija taip pat priklauso nuo savybės, vadinamos sukimu. Nustatant, ar duotas atomo branduolys turi sukimąsi, skaičiuojamas nukleonų skaičius atome. Nukleonas yra bendras protonų ir neutronų pavadinimas. Jei protonų ir neutronų skaičius branduolyje yra nelyginis skaičius, branduolio sukimosi kiekis yra didesnis nei nulis. Todėl sakoma, kad šis branduolys turi sukimosi savybę. Bet koks branduolys, turintis sukimąsi, gali būti ištirtas naudojant BMR technologiją.
Branduolinio magnetinio rezonanso spektroskopijoje aparatas, vadinamas branduolinio magnetinio rezonanso spektrometru, naudojamas informacijai apie tam tikro mėginio branduolių tipą, skaičių ir išsidėstymą gauti. Pavyzdžiui, chemiko atlikta BMR spektro analizė gali suteikti informacijos apie įvairių rūšių chemines medžiagas, esančias mėginyje, taip pat apie skirtingų molekulių struktūrą. Pavyzdžiui, BMR spektroskopija padėjo suprasti nukleino rūgščių ir baltymų struktūrą, taip pat suteikia užuominų, kaip šios molekulės veikia.
Branduolinio magnetinio rezonanso vaizdavimo pagrindas remiasi tuo, kad skirtingų molekulių rezonanso dažnis yra proporcingas joms taikomo magnetinio lauko stiprumui. Kai mėginys dedamas į svyruojantį magnetinį lauką, pavyzdyje esančių branduolių rezonanso dažniai skiriasi priklausomai nuo to, kur jie yra tame lauke. Tada šie variantai gali būti naudojami kuriant paties pavyzdžio vaizdą.
Medicinoje šis metodas plačiai žinomas kaip magnetinio rezonanso tomografija arba MRT. Ši medicininė vaizdo gavimo įranga naudoja magnetinius laukus, kad išlygiuotų vandenilio atomus, esančius vandenyje. Kadangi žmogaus kūne yra didelė vandens dalis, tokiu būdu sulygiuojant vandenilio atomus gaunama pakankamai informacijos, kad susidarytų vaizdas apie vidinę kūno struktūrą. Sukimo turėjimas yra svarbi šios technologijos koncepcija. Taip yra todėl, kad vandenilio atomai, turintys sukimąsi, skirtingai reaguoja į magnetinius laukus, priklausomai nuo to, su kokiomis kitokio tipo molekulėmis jie yra prijungti, ir netgi nuo molekulių, prie kurių jie yra arti, tipų.
BMR technologija turi daug kitų teorinių ir praktinių pritaikymų. Naftos ir gamtinių dujų pramonė naudoja BMR technologiją, kad padėtų tyrinėti žemės uolienas ir rasti šių kuro telkinių. Vienas reikšmingiausių BMR technologijos panaudojimo būdų tiriant mėginius yra tai, kad tai atliekama nesunaikinant mėginio. Tai reiškia, kad BMR tyrimai gali būti atliekami su pavyzdžiais, kurie yra subtilūs arba pavojingi, o rizika žymiai sumažėja.