Asfalteni su složene molekule prisutne u teškim naftama i bitumenima, poznate po svojoj sklonosti prema agregaciji i formiranju stabilnih struktura koje mogu utjecati na svojstva i ponašanje naftnih proizvoda. Da bi se bolje razumjela njihova struktura i sastav, korištene su različite spektroskopske tehnike, uključujući NMR, spektrometriju masa i infracrvenu spektroskopiju (IR). Kroz spektre NMR, identificirane su različite vrste ugljikovih i vodikovih jezgri unutar molekula asfaltena, što je omogućilo razlučivanje između alifatskih i aromatskih struktura. Utvrđeno je prisustvo velikih aromatskih jezgri s razgranatim alifatskim lancima, što je ključno za razumijevanje fizikalno-kemijskih svojstava asfaltena. Spektrometrija masa, posebice LDSPI-MS (Laser desorption single-photon ionization mass spectrometry), korištena je za analizu molekulskih masa i kompozicije asfaltena. Analize MS pokazuju da asfalteni sadrže molekule s molekulskim masama iznad i ispod 1500 Da, bez značajnih trendova u osjetljivosti detekcije u odnosu na molekulsku masu. Ova tehnika također otkriva prisustvo različitih heteroatoma (poput sumpora, kisika i dušika) u strukturama asfaltena. Spektroskopija IR pruža informacije o funkcijskim skupinama prisutnim u asfaltenima. Kombinacijom ovih spektroskopskih tehnika, dobiven je sveobuhvatan uvid u strukturu i sastav asfaltena, omogućujući bolje razumijevanje njihovih svojstava i ponašanja u različitim uvjetima. Ove metode potvrđuju Yen-Mullinsov model koji opisuje asfaltene kao složene molekule s velikim aromatskim jezgrama i razgranatim alifatskim lancima, koje sadrže različite heteroatome.