陽子がスピンを持つということは、陽子が「自転」している事を意味する。円電流が磁気モーメントを生むので、陽子がスピンをもつということは、陽子が磁石としての性質を持つ事を意味する。陽子のスピンを揃える、つまり微小な陽子磁石の向きを揃えるためには、陽子を強磁場中におく必要がある。

単に磁場中に置くだけではスピンを十分に偏らせる事ができない。磁石の強さは熱とともに変化するが、冷やすほうが磁化は強くなる。スピンも同様で陽子を十分に冷やすことで偏り具合（偏極度）が向上する。量子論の言葉で言えば、ゼーマン分離したエネルギー準位の専有数はボルツマン分布に従うが、系の温度によってその偏りは大きくなる。

ところが陽子の磁気モーメントはあまりにも小さく、2.5 T の磁場の下、温度を 1 K に冷やしても陽子のスピン偏極度はたった 0.25 % にすぎない。仮に1000個の陽子があるとすると、右回り・左回りしている陽子の数はほとんど同じでその差はたかだか３個弱という事になる。

陽子の偏極度を劇的に向上する技術が 動的核偏極 （Dynamic Nuclear Polarization: DNP）である。

DNPを実現するには、高磁場（2.5 T）・極低温（< 1 K）に加えて、偏極物質中に不対電子（対になっていない電子スピン）と電子スピンを反転させる電磁波（マイクロ波、70 GHz）が必要となる。

上記二種類の偏極標的開発システムを活用し、偏極標的開発を行います。二つのシステムの違いは冷却器にあります。希釈冷凍器は到達温度が 0.5 K 以下とより低い反面システムが複雑・大型になり、使用する液体ヘリウムも大量になりコスト面で不利になります。ガラスデュワーによる冷却器は到達温度が1.5 K と高いものの、極めて簡易な構造とヘリウム消費量も抑えることができます。

様々な試料の偏極可能性を探るにはガラスデュワーを利用し、特定の試料の偏極性能評価には希釈冷凍器を利用するなど、目的におうじてシステムを切り替えながら研究をすすめます。

偏極物質中に不対電子を混入させるにはいくつかの方法がある。これまで使われてきた方法はどれも何かしらの制約があり、試料に使用できる物質は限られていた。その制約を事実上とりのぞくために、新しい手法を開発している。これまでの方法では基本的に不対電子を偏極物質内に均等に混入させる。不対電子間の距離は 1μm 以下。

逆転の発想で、1 μm 以下の距離で均等に分布している不対電子の間に偏極物質を配置できればよいのではないか？ということで、偏極させたい物質を数十 nm の大きさに粉砕し、不対電子を予め溶かしておいた溶液に混入させる。

80 nm 程度に粉砕した LaF3 微粒子を 不対電子を含むTEMPO-エタノール溶液に混ぜた。動的核偏極により F-19 の偏極度が増大する事を確認している（D. Miura, T. Iwata∗, D. Kaneko, Y. Miyachi, G. Nukazuka, and H. Wauke, Prog. Theor. Exp. Phys. 2019, 033D01 ）。偏極条件の最適化や他の試料への応用に取り組んでいる。