Dagens forbrugere kræver mindre, lettere, billigere og mere kapable elektronik end nogensinde før med stadig længere driftstider. For at imødekomme disse modstridende krav skal forskere udvikle nye materialer, miniaturisere eksisterende enheder og forbedre enhedseffektiviteten. Efforten for at øge enhedstætheden og ydeevnen, samtidig med at strømforbruget reduceres, har ført til forskning i grafen og andre todimensionale (2-D) faste stoffer med høj bærer mobilitet, samt organiske halvledere og nano-skala enheder.

Høj effektivitetsbatterier baseret på nye elektrolyt- og elektrodematerialer vil være afgørende for at forlænge driftstiderne. Avancerede brændselscelleteknologier designet til at gøre næste generation af elektriske køretøjer mere effektive og overkommelige er også under undersøgelse. Ønsket om grønnere energiproduktionsløsninger fremmer undersøgelsen af højtemperatur superledere og de kraft halvledere, der er essentielle for energikonvertering. Materialer som galliumarsenid (GaAs) og siliciumcarbid (SiC) vil være afgørende for fremtidige energitransmissionsteknologier. Materialeforskning er også central for at øge konverteringseffektiviteten og effektudgangen af solceller. At øge effektiviteten af laserdiode for at øge datatransmissionskapaciteten kræver studier af nye materialer og strukturer.

Ultra-følsomme målinger er centrale for materialekarakterisering, fra måling af femtoamp-niveau lækstrømme til mikro-ohm-niveau modstandsmålinger for vurdering af resistiviteten af materialer med høj bærer mobilitet. I den anden ende af skalaen indebærer karakterisering af de nyeste isolatorer ofte teraohm-målinger. Forskning i superledere eller nanomaterialer, der udføres ved næsten 0⁰K, kræver reduktion af det anvendte effekt niveau for at forhindre selvopvarmning, som kan påvirke enhedens eller materialets respons eller skade det. Det kræver sourcing af meget lave DC-strømme eller strømimpulser.