磁気共鳴とは？

磁気共鳴とは、外部静磁場中でスピン角運動量を持つ粒子（原子核や不対電子）が特定の周波数の電磁波（ラジオ波やマイクロ波）を照射されたとき、共鳴条件を満たす周波数においてエネルギーを選択的に吸収・放出する現象です。

静磁場中に置かれたスピンは「ラーモア歳差運動」を行い、その歳差周波数（ラーモア周波数）は磁場の強さとスピンの磁気回転比の積で決まります。照射する電磁波の周波数がラーモア周波数と一致したとき、エネルギーの共鳴的な授受（磁気共鳴）が生じます。

磁気共鳴を応用した主な技術は以下の通りです。

• 核磁気共鳴（NMR）：原子核（¹H・¹³C・³¹Pなど）の磁気共鳴を利用。分子の構造解析・化学シフトの測定に不可欠で、創薬・有機合成の基本分析手法です。
• MRI（磁気共鳴画像法）：水素核のNMRを人体に応用し、非侵襲で臓器や軟組織の断層画像を得る医療診断技術です。
• 電子スピン共鳴（ESR/EPR）：不対電子の磁気共鳴を利用し、ラジカルや磁性材料の解析に使います。
• 磁気共鳴分光法（MRS）：生体内の代謝産物を非侵襲で定量する臨床・研究ツールです。

磁気共鳴は化学・物理・医学・材料科学にまたがる非常に広範な基盤技術です。NMRの発展はフェリックス・ブロッホとエドワード・パーセルの1952年ノーベル賞、MRIへの発展はポール・ラウターバーとピーター・マンスフィールドの2003年ノーベル賞として評価されています。