Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia
J-kytkeytyminen > Kytkeytymismekanismi

J-kytkeytymistä selittävistä mekanismeista yksi on Fermin kontaktimekanismi (eng. Fermi contact mechanism). Tämä on suurin selittävä tekijä kytkeytymisvakioiden positiivisille tai negatiivisille etumerkeille, joissa 1H-ytimet ovat osana. Mekanismin yksinkertaistus on alla.
1JHC-kytkeytymisvakiot 1H ja 13C välillä ovat aina positiivisia. Nämä ytimet voivat olla vastakkaisissa Zeeman-tiloissa ±½. Sidoksessa H–C on 2 sidoselektronia, joista kullakin voi olla tila ±½. Oletetaan että 1H on magneettikentän B0 myötäisesti, eli +½ tilassa. 1H-ytimen spin "kääntää" eli polaroi molekyyliorbitaalissa läheisemmän sidoselektronin spinin vastakkaisesti tilaan -½ Paulin kieltosäännön mukaisesti. Siten spinit voivat olla samalla avaruusalueella. Ydin ja elektroni ovat "kontaktissa". Kieltosäännön mukaisesti toisen sidoselektronin σ-sidosorbitaalissa tulee polaroitua tilaan +½. Tilan +½ elektroni polaroi 13C spinin tilaan -½. Siten 1H ja 13C spinit ovat kytkeytyneet vastakkaisesti (kuva, rakenne 1). Kytkeytyneiden ydinten spinien ollessa vastakkaiset, ovat kytkeytymisvakiot positiivisia. Jos H–C sidoksessa 1H ja 13C spinit olisivat samasuuntaiset, olisi yhdistelmä suurienergiainen ja siten epäsuotuisa (kuva, rakenne 2). Kontaktimekanismista erillisenä on myös toinen vaikutus: ydinten magneettiset momentit ovat vastakkaiset, sillä molempien ydinten γ>0 (katso Spin ja magneettinen momentti-sarake). Ydinten magneettikentät ovat siis toistensa myötäiset ja myös tämä on energiallisesti suotuisa vuorovaikutus.
2JHH-kytkeytymisvakiot ovat usein negatiivisia sidoksessa HA–C–HB, jossa on ytimet 1H ja 13C tai 12C. +½ HA polaroi läheisen sidoselektronin tilaan -½, elektroni polaroi C läheisen elektronin tilaan +½. C-ytimen sidoksiin luovuttamat 2 elektronia ovat samanenergiaisilla sidosorbitaaleillaan Hundin säännön mukaisesti samasuuntaiset. Siten C–HB välinen C:n läheinen elektroni on myös tilassa +½. Tämä elektroni polaroi HB läheisen elektronin tilaan -½. HB polaroituu tilaan +½. Ydinten spinit ovat samasuuntaiset ja kytkeytymisvakiot ovat yleensä negatiiviset. Tilanne ei muutu vaikka H–C–H sidoksessa olisi 13C. Sen spin olisi polaroitunut tilaan -½. 2JHH metaanissa on -12.4 Hz, mutta (H3C)2C=CH2 kaksoissidoksen päässä se on +2.5 Hz. Kontaktimekanismi ei siis ole ainoa J-vakioihin vaikuttava tekijä, vaikka se on osin yleispätevä selitys 1H välisten kytkeytymisten kohdalla.
3JHH-kytkeytymisvakiot ovat usein positiivisia HA–CA–CB–HB sidoksissa. Edellä kuvattujen periaatteiden mukaisesti +½ HA polaroi HA-CA sidoselektronit tiloihin -½ ja +½ vastaavasti. CA–CB sidoselektronit ovat tiloissa +½ ja -½ vastaavasti. CB–HB sidoselektronit ovat tiloissa -½ ja +½ vastaavasti. HB polaroituu teoriassa tilaan -½, ja HA ja HB spinit ovat vastakkaiset (kuva, rakenne 3).
γ<0 ydinten kohdalla edeltävät yleistykset voivat muuttua päinvastaisiksi. 1JCH-vakioiden suuruuteen vaikuttavat suoraan myös 13C-ydinten s- ja p-orbitaaliluonne. Vakiot muuttuvat positiivisemmiksi mitä enemmän kytkeytyneillä ytimillä s-luonnetta. S-orbitaalit välittävät kontaktimekanismin kautta ydinspin tiedon helpommin eteenpäin kuin p-orbitaalit. Yksöissidoksissa kuten etaanissa hiilten hybridiorbitaalien s-luonne on pieni (25%) ja positiivinen 1JCH on pienempi (125 Hz), kuin etyynissä, jossa s-luonne on 50% ja 1JCH on suuri (249 Hz). γ ja s lisäksi 3JHH-vakioihin vaikuttavat konformaatioiden kiertokulmat. Tätä vaikutusta kuvaa Karplus-yhtälö.