二次元NMR
1971年にジャン・ジェーネル(英語版) (Jean Jeener) が二次元NMRの着想を発表した。リヒャルト・R・エルンストはこれを基に二次元フーリエ変換分光法を開発した。エルンストはフーリエ変換NMRと多次元NMRの開発における業績で1991年にノーベル化学賞を受賞した。
NOESY (Nuclear Overhauser effect spectroscopy) では両軸が化学シフトでピーク間にNOEや化学交換があるとき交差ピークが生じる。NOEによるクロスピーク強度から原子間の距離が推定できるので構造生物学の強力な手段である。
NOESYでは、混合期の間の核スピン間の核オーバーハウザー交差緩和が相関を確立するために使われる。得られたスペクトルはCOSYと似ており、対角ピークと交差ピークを持つ。しかし、交差ピークは結合を介して互いにカップリングした原子ではなく空間的に近接した核からの共鳴を結ぶ。NOESYスペクトルは追加の情報をもたらさない余分な「軸性ピーク」も含む。このピークは最初のパルスの位相を逆転させた異なる実験によって消去することができる。
NOESYの一つの応用はタンパク質NMR(英語版)でのような大きな生体分子の研究であり、この場合、逐次ウォーキング(英語版)を使って割り当てできることが多い。
NOESY実験は個別の共鳴を事前に選択することで一次元のやり方でも実行することができる。スペクトルは大きく、負のシグナルを与える事前に選択した核で読まれるのに対して、近接する核はより弱い正のシグナルによって同定される。これは、どのピークが興味のある共鳴へ測定可能なNOEを持つかだけを明らかにするが、完全な2次元実験よりもかなり短い時間で済む。加えて、もし事前選択された核が実験の時間スケール内で環境を変えたならば(交換や立体配座異性化)複数の負のシグナルが観察されるだろう。これによって、EXSY(exchange spectroscopy)NMR法に似た交換情報を得ることができる。
2D-NMRでのデータ処理の中で、1D-NMRにはない2D-NMR固有の処理について述べる。
ECOSY (Exclusive correlation spectroscopy) は小さなJ結合の正確な測定のために開発された。ECOSYは3つの活性核の系(SXIスピン系)を使って、小さなカップリングと直角な次元に分解されるより大きなカップリングを利用して分解されないカップリングを測定する。