Principe : La RMN est une technique non destructive, extrêmement riche et puissante qui permet de sonder la matière à l’échelle nanométrique et d’extraire des informations structurales très locales sur les matériaux étudiés.
Certains noyaux, comme le noyau 1H de l’atome d’hydrogène (un proton), sont sensibles à la présence d’un champ magnétique. Ces noyaux ont un comportement magnétique analogue à celui d’aiguilles aimantées. Nous utiliserons cette analogie pour nous familiariser avec le phénomène de résonance magnétique nucléaire. En l’absence de tout champ magnétique, une aiguille aimantée s’oriente de façon quelconque. En présence d’un champ magnétique, elle s’oriente dans la même direction et le même sens que ce champ magnétique. Pour modifier cette orientation, il faut apporter de l’énergie à l’aiguille aimantée, par exemple sous forme d’énergie mécanique en déplaçant l’aiguille manuellement. Le phénomène est similaire avec les noyaux 1H d’une molécule : leur propriété magnétique (appelée spin) analogue à celle d’une aiguille aimantée est orientée dans le même sens que le champ magnétique du spectromètre. Pour modifier cette orientation, il faut apporter au noyau 1H un quantum d’énergie grâce à une onde électromagnétique de fréquence particulière, appelée fréquence de résonance. Ce phénomène s’appelle résonance magnétique nucléaire (RMN). La fréquence de résonance d’un proton dépend de son environnement électromagnétique, c’est à dire de la présence de différents autres champs magnétiques dans son entourage, créés par les atomes voisins selon leur électronégativité. La spectroscopie RMN utilise ce phénomène de résonance. Dans un spectromètre RMN, l’échantillon contenant l’espèce étudiée est soumis à un champ magnétique intense et est traversé par des ondes électromagnétiques. L’appareil mesure les fréquences de résonance des différents noyaux contenus dans l’espèce étudiée. Il les convertit en une grandeur appelée déplacement chimique, qui ne dépend pas du champ magnétique de l’appareil de mesure, contrairement à la fréquence de résonance. Plus le champ magnétique du spectromètre utilisé est intense, plus le spectre obtenu est précis. La spectroscopie RMN peut être appliquée à d’autres noyaux, par exemple le carbone 13C, le fluor 19F, le phosphore 31P,..