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核磁共振(NMR)波谱学不仅能够用来解析物质结构而且在动态过程研究方面也有显著的优势。NMR方法能够给出物质分子水平信息，因此利用它来研究表面活性剂体系具有独特的优势。本论文运用NMR方法主要研究了几种新型双子表面活性剂胶束的聚集行为和交换动力学，探讨了单一表面活性剂体系胶束和混合表面活性剂胶束的形成机制。
1.双子表面活性剂14-s-14胶束在重水溶液中聚集行为的1H NMR研究。1HNMR自旋-晶格、自旋-自旋弛豫实验表明，14-s-14联结基团(s=2，3和4)质子及其邻近的亚甲基质子的运动受到严重限制，表明这些质子形成胶束疏水核的壳层；而远离极性头的疏水质子的运动则相对自由，说明其位于胶束的内部。弛豫实验结果还表明，联结基团越短，分子的碳氢链在疏水核中的排列越紧密。与对应单链表面活性剂TTAB相比，14-4-14的分子运动更受限制。14-4-14和16-4-16的2D NOESY谱具有类似的交叉峰信息，这表明14-4-14同16-4-16一样，形成了表面不平滑的球形胶束。因此，烃链的长短对胶束中分子的排列方式没有影响。
2.双子表面活性剂14-s-14胶束在重水溶液中的交换动力学的1H NMR研究。当三种14-s-14(s=2，3和4)表面活性剂的浓度超过他们的临界胶束浓度(cmc)时，1H NMR谱上均出现了另外一套分辨很好的共振峰。经2D COSY和2D NOESY实验证实，这两套共振峰分别来自于表面活性剂单体和胶束的共振峰。说明14-s-14系列双子表面活性剂溶液中的分子和胶束中的分子发生的交换在NMR时间尺度上为慢交换。应用1H NMR线形分析和2D EXSY实验分别测定了它们的交换速率常数，结果表明，14-s-14(s=2，3和4)系列双子表面活性剂的联结基团越短(s越小)，14-s-14游离态分子与胶束分子之间的化学交换越慢。
3.三种直链型表面活性剂(SDS、CTAB和Triton X-100)胶束形成机制的1H NMR研究。这三种表面活性剂分子的1H NMR谱显示，当浓度低于且接近其临界胶束浓度(cmc)时，质子共振峰的化学位移和峰形均随浓度的变化而改变，说明有低聚体(预胶束)生成。利用相分离模型拟合胶束生成过程中化学位移随浓度倒数的变化，发现在cmc后共振峰的化学位移的变化不满足相分离模型方程，提示当浓度大于cmc后，预胶束依然存在。研究结果表明胶束的形成是一个多步的、逐渐形成的过程。用建立的包括单体、预胶束和胶束的分析模型分析化学位移随浓度的变化，得到了预胶束的初始形成浓度(pmc)和临界胶束浓度(cmc)，以及体系中三种状态(单体、预胶束和胶束)分子的相对含量。
4.12-2-12/TX-100、SDS/TX-100和14-2-14/TX-100混合胶束形成机制的1HNMR研究。通过1H NMR谱中各组分化学位移和共振峰强度变化，得到了三个体系不同摩尔分数溶液中各组分在混合溶液中的临界胶束浓度，发现12-2-12/TX-100和SDS/TX-100两个体系中均为TX-100(cmc较低一方)先形成胶束，而12-2-12和SDS后与TX-100一起形成混合胶束。12-2-12/TX-100的2D NOESY实验进一步证实了这一结论。而在14-2-14/TX-100体系中，cmc更低的14-2-14先形成胶束，TX-100后与14-2-14形成混合胶束。尽管12-2-12与14-2-14互为同系物，但它们与TX-100混合时并不都是TX-100先形成胶束。因此，12-2-12/TX-100、SDS/TX-100和14-2-14/TX-100三个混合体系中，均为cmc低的先形成胶束，cmc高的后加入其胶束中形成混合胶束，同系物(12-2-12与14-2-14)也不例外。