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1937년 전자도 광파와 마찬가지로 회절현상을 일으킨다는 사실을 발견해 영국 물리학자인 G. P. 톰슨과 함께 노벨 물리학상을 받았다. 그결과 전자가 입자성뿐 아니라 파동성도 가진다는 드브로이 이론을 확증했다(→ 전자회절).

프린스턴대학교에서 박사학위를 받은 뒤 줄곧 벨 연구소에서 연구했다.

그곳에서 열이 있을 때 금속 표면에서 전자가 방출되는 현상을 연구했고, 그후 전자현미경 개발을 도왔다. 그뒤 1927년 레스터 H. 저머와 함께 전자 빔이 금속의 결정에서 반사될 때 X선이나 다른 전자기파와 유사한 형태의 회절을 일으킨다는 사실을 발견했다. 이 발견은 원자구성 입자들의 이중성을 이해하는 데 큰 도움을 주었고, 핵·원자·분자 구조 연구에 크게 이바지했다.