Nutidens forbrugere efterspørger mindre, lettere, billigere og mere dygtig elektronik end nogensinde før med stadig længere driftstider. For at imødekomme disse modstridende krav er forskere nødt til at udvikle nye materialer, miniaturisere eksisterende enheder og forbedre enhedens effektivitet. Bestræbelserne på at øge enhedens tæthed og ydeevne og samtidig reducere strømforbruget har ført til forskning i grafen og andre todimensionelle (2-D) faste stoffer med høj bærermobilitet samt organiske halvledere og enheder i nanoskala.

Højeffektive batterier baseret på nye elektrolyt- og elektrodematerialer vil være afgørende for at forlænge driftstider. Avancerede brændselscelleteknologier designet til at gøre næste generation af elektriske køretøjer mere effektive og overkommelige er også under undersøgelse. Ønsket om grønnere elproduktionsløsninger ansporer til undersøgelse af superledere med højere temperaturer og de effekthalvledere, der er afgørende for strømkonvertering. Materialer som galliumarsenid (GaAs) og siliciumcarbid (SiC) vil være afgørende for fremtidige kraftoverførselsteknologier. Materialeforskning er også central for at øge konverteringseffektiviteten og effektudgangen af ​​solceller. Forøgelse af effektiviteten af ​​laserdioder for at øge datatransmissionskapaciteten kræver undersøgelse af nye materialer og strukturer.

Ultrafølsomme målinger er centrale for materialekarakterisering, fra måling af femtoamp-niveau lækstrømme til mikro-ohm-niveau modstandsmålinger til vurdering af resistiviteten af ​​materialer med høj bærermobilitet. I den anden ende af skalaen medfører karakterisering af de nyeste isolatorer ofte teraohm-målinger. Superleder- eller nanomaterialeforskning udført ved næsten 0⁰K kræver reduktion af strømniveauet, der påføres for at forhindre selvopvarmning, hvilket kan påvirke enhedens eller materialets reaktion eller beskadige den. Det kræver indkøb af meget lave jævnstrøm eller strømimpulser.