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电场梯度与核四极矩：这两者如何决定物质的特性？
核四极共振光谱（NQR）是一种化学分析技术，与核磁共振（NMR）密切相关。不同于NMR，NQR的核共振可以在没有外部磁场的情况下检测，因此NQR光谱技术也被称为「零场NMR」。 NQR的共振是由电场梯度（EFG）与核电荷分布的四极矩之间的相互作用媒介化。与NMR相比，NQR仅适用于固体而非液体，因为在液体中，核附近的电场梯度会平均变为零，而EFG张量具有零迹。由于某一物质中特定核的位置的EFG主要由参与与附近其他核的特定键合的价电子决定，因此在该物质中进行转换的NQR频率是唯一的。
一个特定化合物或晶体中的NQR频率与核四极矩（这是核的一个特性）和核附近的EFG的乘积成正比。
在NMR中，类似但并不完全相同的现象是耦合常数，也是分析物中核间相互作用的结果。任何具有多于一个不成对核粒子（质子或中子）的核，都会有一个电荷分布，导致电四极矩的产生。由于核电荷与由电子密度不均匀分布提供的电场梯度相互作用，允许的核能量等级会不均匀地移位。
透过电磁辐射射向核的能量，可能使核吸收一些能量，这可以看作是对四极能量等级的扰动。不同于NMR的情况，NQR的吸收发生在没有外部磁场的环境下。应用外部静场于四极核会根据Zeeman相互作用拆分四极能量等级。
NQR技术对核周围键合的性质和对称性非常敏感，能够在不同温度下表征固体的相变。
由于对称性，在液相中这些移位会平均为零，因此NQR光谱只能在固相中测量。在NMR的情况下，具有自旋≥1/2的核拥有一个磁偶极矩，从而它们的能量可以被磁场划分，使得能量共振吸收与Larmor频率相关。而在NQR的情况下，自旋≥1的核，如14N、17O、35Cl和63Cu等，则也拥有电四极矩。核四极矩与非球形核电荷分布有关，这表明核电荷分布偏离球形的程度，即核的椭球或圆盘形。
NQR是四极矩与其环境的局部电场梯度（EFG）之间相互作用的直接观察。 NQR转换频率与核的电四极矩和局部EFG的强度成正比。然而，在固体中，EFG的强度达到几千伏特每米平方，因此像在NMR中选择外部磁场一样以特定EFG进行NQR实验是不可行的。
NQR光谱是特定于某一物质的，因此被称作「化学指纹」。
由于NQR频率对温度的依赖性很强，NQR可作为精确的温度传感器，其解析度可达10^−4 °C。 NQR谱的应用亦拥有广阔的前景，具有很大的潜力在制药工业中发挥作用。特别是，14N-NQR的应用能够区分外消旋混合物中的对映体化合物，例如D-丝氨酸和L-丝氨酸。这两种化合物虽然组成相似，但拥有截然不同的性质，D-丝氨酸则可能成为阿兹海默症的生物标志物以及治疗精神分裂症的药物，而L-丝氨酸则是一种正在进行FDA人类临床试验的药物，以其潜在治疗肌萎缩侧索硬化症的作用著称。
NQR还拥有区分结晶多晶型的能力。例如，含有磺胺药物的化合物显示出对多晶型的敏感性。 NQR频率的不同，以及四极耦合常数和非对称参数的差异，使得能够区分多晶型，这样的能力使NQR成为对药物鉴定对抗伪造的强大工具。
世界各地的多个研究团队正在努力探索用NQR检测爆炸物的技术。设计用于检测地雷和潜伏于行李中的爆炸物的设备已经进行测试，这样的检测系统由一个无线电频率（RF）电源、一个产生磁激发场的线圈和监控爆炸物RF NQR响应的检测电路组成。纵然一个名为ADE 651的假设备声称利用NQR来检测爆炸物，但实际上却无法做到这一点。
虽然如此，该设备却成功销售数百万美元给几十个国家，包括伊拉克政府。
NQR的主要限制来自于同位素的丰度。 NQR需要具有非零四极矩的存在，而这仅在具有自旋大于或等于一的核中可观察到，且这些核的局部电荷分布偏离球形对称。尽管现有的NQR技术对于大多数NQR活跃核具有低同位素丰度导致的信号强度低，NQR光谱技术仍在多个实际情境中显现出其效用。
面对NQR的无限可能，未来我们是否能够突破现有的技术限制，让这项技术在更多领域发挥更大的作用呢？
