مطيافية الرنين المغناطيسي النووي للبروتين مجال من البيولوجيا البنيوية يستعمل طيف الرنين المغناطيسي النووي لكشف بنية وديناميكية البروتينات ووظائفها؛ تتضمن تحضير العينات وتسجيل الأصداء وتعيينها واستخلاص قيود تباعد وزوايا ثم حساب والتحقق من الهياكل، وطورت بجهود باحثين كريتشارد إرنست وكورت ڤوتريش وتُستخدم في الأكاديميا وصناعة التكنولوجيا الحيوية.

الانزياح الكيميائي مقياس في مطيافية الرنين المغناطيسي النووي يعبر عن فرق توتر رنين نواة في عيّنة مقارنةً بقيمة مرجعية عند نفس المجال المغناطيسي، ويرتبط بالبنية والبيئة الإلكترونية للجزيء؛ وعادة يُستخدم ثلاثي ميثيل السيلان معيارًا، وينطبق توتر لارمور ω٠=γB٠.

الرنين المغناطيسي الفيزيائي عملية إثارة حالات طاقة في أنظمة ذات عزم مغناطيسي بواسطة حقول مغناطيسية مترددة، تُستخدم في تطوير التصوير بالرنين المغناطيسي، والتحليل الطيفي للرنين المغناطيسي النووي، وتقنيات الحوسبة الكمومية، ويُكشف فرق المستويات بقياس تردد الرنين حيث تزداد احتمالية الانتقال بين حالتين.

يمكن استخدام علم البلورات بالاستفادة من الرنين المغناطيسي النووي لاستكشاف خصائص التكوينات البلورية الدقيقة التي تكون حبيباتها صغيرة جداً بحيث لا يمكن رؤيتها أو تحليلها بوضوح عبر حيود الأشعة السينية أو حيود النيوترونات أو حيود الإلكترونات. ويتيح هذا الأسلوب فهماً أدق للبنية المجهرية في الحالات التي تعجز فيها تقنيات الحيود التقليدية عن تقديم صورة كافية، ولا سيما عندما تكون البلورات متناهية الصغر أو شديدة التعقيد في تنظيمها الداخلي.

مطيافية رامان المعززة بالسطح مطيافية رامان تستخدم تأثيرات سطحية على أسطح خشنة أو هياكل نانوية مثل أنابيب أو جزيئات معدنية لزيادة شدة تشتت رامان للمادّة الممتزّة، ما يعزز إشارة الطيف بنسبة قد تصل إلى ١٠^١٠–١٠^١١ ويتيح كشف كميات ضئيلة تصل إلى بضع جزيئات واستخدامات واسعة في التحليل الحسّاس والكيمياء السطحية.