Chemische Reaktionen an Oberflächen spielen bei vielen wichtigen Prozessen eine entscheidende Rolle, z. B. in der Katalyse oder der Bioanalytik. Die Methoden zur Analyse der Struktur und der strukturellen Veränderungen aufgrund chemischer Reaktionen von Molekülen an einer Oberfläche unter Umgebungsbedingungen sind jedoch begrenzt. Die herkömmliche NMR-Spektroskopie, das wichtigste Instrument für die molekulare Strukturanalyse, kann schwache Signale von molekularen Oberflächenschichten nicht erkennen. Hochempfindliche NV-Quantensensoren sind jedoch ideal für die Beobachtung von NMR-Signalen aus dünnen nanoskaligen Filmen. Hier wird diese Technik für die molekulare Strukturanalyse von Oberflächen und Grenzflächen eingesetzt. Unsere ersten Ergebnisse zeigen, dass NV-Zentren NMR-Signale von selbstorganisierten Monoschichten (SAM) und deren Bildungskinetik unter chemisch relevanten Bedingungen erkennen können (Abbildung 1). Diese Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit Ian Sharp vom WSI durchgeführt. Derzeit entwickeln wir diese Technik für Untersuchungen von oberflächenorganischen Gerüsten (MOF), katalytischen Systemen, Lipid-Doppelschichten und 2D-Materialien.