高分辨核磁共振（NMR）波谱学技术可以在非侵入不改变样品本身状态的情况下提供丰富的成分分析和结构解析信息,是当代各学科领域包括生物、化学、物理、医学以及生命科学等研究中占重要地位的工具。然而在外部磁场不均匀以及样品本身磁化率变化导致的不均匀场中,常常由于谱线展宽和频谱混叠等效应难以在液体NMR中获得高分辨谱图;在固体NMR MAS中,也常常由于对角峰过于强烈,掩盖近旁隐含重要结构信息的交叉峰,使得难以获得高分辨蛋白质化学位移相关谱图。分子间多量子相干技术具有抵抗磁场不均匀性的特性,我们把该技术用在不均匀场中获取生物成分及组织甚至活体中的高分辨谱图。另外,我们也设计压制对角峰的脉冲序列,结合数据处理,获取固体NMR中高效压制对角峰的高分辨同核相关谱,用于重要蛋白的结构研究中。主要研究成果有:一、本论文概述了分子间多量子相干及超快速技术的原理,整理了这两种技术在序列应用中常配套结合使用的MATLAB数据处理程序。使序列设计者对程序的使用理解更加系统流畅和明了清晰。二、本论文将核磁共振技术用到了鱼及其副产品（鱼油和鱼卵）的研究中。当前的液体NMR方法由于生物食品本身的不均匀性,常常不能直接用于测量,需要借助于组织萃取和MAS技术来消除不均匀场。因此,我们结合不均匀场免疫的分子间双量子相干技术和能加快采样效率的超快速技术，获取不均匀场中2D高分辨J分解谱。该方法能直接用于测量生物样品,采得一张高分辨J分解谱仅需几分钟。结果显示,本方法对于分析鱼及其副产品提供了一个有效的工具。三、本论文提出一个在不均匀场中单扫描获取高分辨2D NMR J分解谱的方法。该方法基于分子间双量子相干和空间编码技术。即使不均匀场严重到足以完全模糊常规2D NMR谱,该方法依然能获取化学位移、J偶合常数和裂分模式等信息。在故意调偏产生的不均匀场中,我们测试了 3-溴丙酸乙酯溶于丙酮的简单溶液以及成分复杂的混合溶液。之后,将该技术应用到了具有变化的宏观磁化率的猪骨髓样品中。结果表明该方法在复杂化学溶液混合物和生物组织的研究中迅速且有效。该方法具有一定潜力用于实时活体NMR研究中。四、本论文将分子间双量子相干方法用到了活体蚯蚓的检测中。活体蚯蚓由于其自身磁化率不均,以及活体研究过程中不断运动等特性,导致NMR对蚯蚓的直接分析困难重重。而分子间多量子相干技术不仅能抵抗磁场不均匀性,一定程度上也能抵抗磁场的不稳定性。同时高场条件能够提高NMR信号的灵敏度。我们在高场下用陈忠等人2009年提出的IDEAL-Ⅱ技术采得了蚯蚓的一系列高分辨谱图,完整监控了其由活到死的代谢物变化过程。并与MAS和上清液的实验结果作了对比,表明多量子相干技术的应用对蚯蚓由活到死的监控能够提供重要的代谢物变化信息。五、本论文展示了基于自旋回波的对角峰压制方法在固体NMR MAS同核化学位移相关谱中的可行性。本方法利用相位循环使间接维只有自旋扩散的信号进行演化,而其它没有进行极化转移的信号都被重聚抵消了。本方法中进一步引入了数据处理来重构实验中所得谱图,使之成为常规2D同核化学位移相关谱的模式。实验中用到了一个13C和15N全标的Fmoc-valine样品以及大肠杆菌上的一个人类蛋白的跨膜结构域LR11（sorLA）,展示本方法的适用性,并与标准13C-13C化学位移相关谱实验相对比。