Tuuma magnetresonants (TMR) on magnetväljas tuumaspinni energianivoode vahe ülitäpsel mõõtmisel põhinev spektroskoopia. Spektri peenstruktuur sõltub lokaalsetest mõjutustest, mis on tekitatud nii keemilise sideme kui teiste tuumade poolt. Tänu tuuma ergastatud spinnolekute püsivusele on eksperimentaalselt võimalik väga ulatuslikult juhtida spinnide käitumist. TMR teooria annab väga paindlikud võimalused uuritava molekulaarse alamstruktuuri määramiseks ning selle mõõtmist vajavate parameetrite eksperimentaalselt kättesaadavaks tegemiseks.

Programm kasutab TMR unikaalset sobivust kvantmehhaanika ja sellel baseeruva informaatika põhimõtete uurimiseks. Tugeva magnetvälja tõttu eralduvad osaliselt spinn- ja reaalse kolmruumi mõju süsteemi evolutsioonile.

Programmis otsitakse ülevaatlikku ning ratsionaalset kirjeldust erinevate eksperimentaalse kontrolli all olevate mõjude, nagu kõrgsageduslikud elektri- ja magnetväljad ning aine reorientatsioon, koostoimele spinnsüsteemi olekule.

Programmi teiseks osaks on TMR kui universaalse analüütilise meetodi kasutamine molekulaarsel tasemel informatsiooni saamisel bioloogias, keemias ja tahke keha füüsikas. Keemia fundamentaalküsimuste vallas toimub enantiomeeride, diastereoisomeeride ning teiste keeruliste molekulide struktuuranalüüs ja sünteesi arendamine ning kontroll. Tahke keha füüsika alal on programm tihedalt seotud spinnmaterjalidele pühendatud strateegilise programmiga. Molekulaarbioloogias arendatakse välja membraani- ja transportvalkude struktuuri ja interaktsioonide uurimine. Koostöös haiglatega arendame raku metaboliitide täpsel mõõtmisel põhinevat diagnostikat.

Metodoloogilises plaanis täiustuvad TMR tehnika ja mõõtmisprotokollid, mida kohandatakse konkreetsete probleemide lahendamisel. Programm on oluline analüütiliste võimaluste täiendamisel praktiliselt kõigi teiste KBFI strateegiliste programmide ja instituudivälise koostöö jaoks.

Programmi käigus pidevalt arendatav ülikiire ja mitmeteljeline rotatsioonitehnika parandavad lahutusvõimet vesiniku tuumade süsteemides, luues eeldused hüperrotatsiooni eksperimendiks, ja kvadrupooltuumade puhul. Kvalitatiivselt uued võimalused on tekkimas nende tehnikate kohandamisel madalatele mõõtmistemperatuuridele. Kõrge lahutusvõimega ja tundlikud mõõtmised temperatuuridel 10^oK - 20^oK annavad universaalse võimaluse molekulaarsete vastasmõjude detailiseerimiseks ja tehnoloogiliste materjalide arendamiseks