材料科學

現今的消費者希望能有比以往更輕巧、更便宜且功能更強，但是運作時間更長的電子產品。 為了因應這些具有衝突的需求，研究人員必須開發新型材料、縮小現有裝置的尺寸，並且提升裝置效率。 在試圖提升裝置密度和效能同時降低耗電量的過程中，研究人員將目光轉向石墨烯和其他具有高載子移動率的二維 (2-D) 固體，以及有機半導體和奈米級裝置。

以新型電解質和電極材料為基礎的高校電池，將是延長運作時間的關鍵。 此外，進階燃料電池技術也已展開研究，以期能夠使新一代的電動車在效能和價格上都更有吸引力。 對於綠能發電解決方案的渴求，也促使專家開始研究電力轉換所需的高溫超導體和功率半導體。 諸如砷化鎵 (GaAs) 和碳化矽 (SiC) 之類的材料，都將在未來的電力傳輸技術中扮演重要角色。 此外，對太陽能電池而言，材料研究也是提升轉換效率和電力輸出的重要環節。 要提升雷射二極體的效率以提高資料傳輸能力，有賴於新型材料和結構的研究。

超靈敏量測對材料特性分析而言十分重要，從量測飛安培級的極漏電流，到量測微歐姆級的電阻以評估高載子移動率材料的電阻率，都是如此。 而在相對的領域，最新絕緣體的特性分析則常需使用兆歐姆量測。 在接近 0⁰K 的環境下執行的超導體或奈米材料研究，必須降低使用的功率以防止自體加熱，因為這可能會影響到裝置或材料的反應，或使其損壞。 在此情況下，必須使用非常低的 DC 電流或電流脈波。