Asfalteni su najkompleksniji i najpolarniji spojevi koji se nalaze u sastavu nafte. Različitih su fizikalnih i kemijskih svojstava ovisno o podrijetlu nafte. Sadrže aromatske molekule, alifatske lance i heteroatome poput kisika, dušika i sumpora. Prilikom promjene temperature, tlaka ili kemijskog sastava nafte u procesu prerade lako može doći do njihove agregacije što uzrokuje pojavu različitih problema u procesu rafiniranja. Razvijeno je više modela koji opisuju strukturu asfaltena, ali najčešće su korišteni Yen-Mullinsov model („model otoka“) i „model otočja“. Proučavanje svojstava i sastava takvih kompleksnih smjesa analitičarima predstavlja velik izazov i još uvijek postoji dvojba o njihovoj točnoj strukturi. Posljednjih se godina spektroskopija NMR pokazala kao najbolja tehnika za analizu kompleksnih ugljikovodičnih smjesa. Analizom jednodimenzijskim tehnikama kao što su 1H NMR i 13C NMR dobivaju se podaci o raspodjeli vodika, odnosno ugljika. U daljnjoj karakterizaciji se koriste dvodimenzijska metoda kao što je DOSY. To je pseudo dvodimenzijska tehnika koja omogućuje identifikaciju komponenata smjese na temelju različitih vrijednosti izmjerenih difuzijskih koeficijenata. DOSY daje informaciju o veličini i strukturi molekule, molekulskoj masi i agregacijskom stanju