Techniki podwójnego rezonansu w spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) obejmują jednoczesne zastosowanie dwóch różnych częstotliwości lub impulsów częstotliwości radiowej w celu manipulowania i obserwowania dwóch odrębnych spinów jądrowych. Jednym z ważnych zastosowań podwójnego rezonansu jest odsprzęganie spinów, które selektywnie tłumi sprzężenie z jednym typem jądra podczas obserwacji sygnału NMR z innego jądra, upraszczając widmo i zwiększając rozdzielczość.

Odsprzęganie spinów jest zwykle osiągane przez napromieniowanie atomów próbki odpowiednią sekwencją impulsów częstotliwości radiowej (rf), skutecznie eliminując całe sprzężenie z jednym nuklidem. Upraszcza to obserwowane widmo, ułatwiając analizę i zrozumienie relacji między różnymi jądrami.

Eksperymenty z podwójnym rezonansem można sklasyfikować jako heteronuklearne lub homonuklearne, w zależności od tego, czy dwa zestawy jąder są odpowiednio różnych izotopów, czy tego samego izotopu. Mogą być również selektywne lub nieselektywne, w zależności od tego, czy częstotliwość napromieniowania obejmuje tylko część czy wszystkie częstotliwości rezonansowe.

W nieselektywnym odsprzęganiu heteronuklearnym próbki są wystawiane na odpowiedni zakres częstotliwości radiowych, aby usunąć wszelkie sprzężenie z jednym nuklidem. Jednak zwiększone natężenie pola zewnętrznego wymaga silniejszego napromieniowania w szerszych zakresach częstotliwości. W niektórych instrumentach ciągłe napromieniowanie wytwarza wystarczająco dużo ciepła, aby spowodować uszkodzenie próbek wrażliwych na temperaturę.

Aby przezwyciężyć te problemy, można zastosować nowoczesne metody wykorzystujące serię impulsów i dokładne opóźnienia czasowe, takie jak sekwencje impulsów echa spinowego z modulacją J, aby wyeliminować lub dostosować efekty sprzężenia w widmie.

Na przykład eksperyment z przyłączonym transferem protonów (APT) stosuje sekwencję impulsów echa spinowego z modulacją J, aby skupić się na fazie wykrytych sygnałów węglowych. Atomy węgla przyłączone do parzystej liczby protonów wykazują dodatnie sygnały w widmie, podczas gdy te połączone z nieparzystą liczbą protonów pojawiają się jako sygnały ujemne.

Wykorzystuje kombinację impulsu protonowego 180° i szerokopasmowego odsprzęgania, aby uprościć interpretację widmową i przypisać wielokrotności. Impuls 180° jest stosowany do protonów podczas eksperymentu APT. Jego rolą jest ponowne skupienie ewolucji sprzężenia spinowego, która naturalnie występuje z powodu oddziaływań między protonami i węglami.

Konkretnie, po tym jak impuls 90° tworzy magnetyzację poprzeczną, impuls 180° zapewnia, że efekty sprzężenia są zamrożone podczas początkowego okresu, gdy odsprzęgacz jest wyłączony. Oznacza to, że przesunięcia chemiczne ewoluują tylko w czasie 1/J​ (okres stałej sprzężenia) po pierwszym impulsie 180°.

Poprzez staranne wyczucie czasu tej sekwencji impulsów, eksperyment izoluje wielokrotności węgla, wykorzystując sprzężenie J między węglami i ich przyłączonymi protonami. Po okresie ewolucji sprzężenia (1/J​) włączane jest szerokopasmowe odsprzęganie. Usuwa to sygnały sprzężenia J, zapadając multiplety w pojedyncze piki dla każdego rezonansu węgla. Odsprzęganie zapewnia, że ​​sygnały węglowe są wolne od rozszczepienia, co pozwala na wyraźne różnicowanie sygnałów na podstawie fazy (dodatniej lub ujemnej), a nie wzorców rozszczepienia.

Technika APT selektywnie wzmacnia sygnały węglowe, dostarczając cennych informacji o łączności węgiel-proton, liczbie przyłączonych atomów wodoru i ogólnej strukturze molekularnej.