炭素13
核スピンの性質により、この同位体は共鳴周波数シグナルに反応する。核による周波数シグナルの吸収や放出は核磁気共鳴分光法により検出される。これは分子中で隣接した原子の種類と数についての情報を得る技術であり、有機分子の構造を知る手掛かりになる。炭素12のスピンは0であるためNMRのシグナルを示さず、また炭素13は炭素全体の1%に過ぎないので、分子内で隣り合うということもほとんどない。炭素13NMRでは、ノイズと結果を区別するために数分から数時間かけて何度もスキャンを行う。
タンパク質NMRでは、タンパク質を炭素13と窒素15で標識し、構造決定のための情報を得る。このようなタンパク質は、炭素13を含むグルコース、グリセロール、ピルビン酸等の炭素源の中で遺伝子工学によりタンパク質生産能を付与された微生物を育成することによって得られる。この方法により、特定の部位の炭素がほぼ全て炭素13に置き代わったタンパク質が生産できる。