Résonance magnétique nucléaire
La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une propriété de certains noyaux atomiques possédant un spin nucléaire (par exemple H, C, O, F, P, Xe…), placés dans un champ magnétique. Lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement électromagnétique (radiofréquence), le plus souvent appliqué sous forme d'impulsions, les noyaux atomiques peuvent absorber l'énergie du rayonnement puis la relâcher lors de la relaxation. L'énergie mise en jeu lors de ce phénomène de résonance correspond à une fréquence très précise, dépendant du champ magnétique et d'autres facteurs moléculaires. Ce phénomène permet donc l'observation des propriétés quantiques magnétiques des noyaux dans les phases gaz, liquide ou solide. Seuls les atomes dont les noyaux possèdent un moment magnétique donnent lieu au phénomène de résonance.
Microscopie à force de résonance magnétique
Le procédé s'appuie premièrement sur le phénomène de résonance magnétique, déjà mis en œuvre par l'IRM : un champ magnétique radiofréquence bascule hors d'équilibre les spins s'il est à la fréquence de Larmor. Un gradient de champ magnétique code spatialement cette fréquence de résonance avec une résolution spatiale proportionnelle à son amplitude. Il s'appuie deuxièmement sur la technique de microscopie à force atomique. Le nanodétecteur détecte la résonance des spins grâce à un levier mécanique, capable de vibrer à partir de l'absorption d'une quantité d'énergie très faible. Sa vibration est détectée par un interféromètre laser.