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탐색마찰(search frictions)이 존재하는 노동시장에 대한 분석으로 피터 A. 다이아몬드, 크리스토퍼 A. 피서라이즈와 함께 2010년 노벨 경제학상을 공동 수상했다.

모텐슨은 1961년 윌래멋대학교 경제학과를 졸업했다. 이어 그는 카네기멜런대학교에서 학업을 계속했고, 1967년에 경제학 박사학위를 받았다. 카네기멜런대학교를 졸업하기 전인 1965년부터 모텐슨은 노스웨스턴대학교와 인연을 맺기 시작했다. 그는 노스웨스턴대학교에서 경제학을 가르쳤다. 또한 코넬대학교, 뉴욕대학교, 소비에트 과학 아카데미를 비롯한 여러 대학의 교환교수를 지냈다. 또한 미국경제학협회(AEA)와 미국 센서스 조사국 같은 기관에서 편집위원 혹은 자문위원으로 활동했다. 2003년 그는 저서 〈임금 격차: 비슷한 능력을 지닌 사람들이라도 임금은 왜 다르게 받을까 Wage Dispersion: Why Are Similar People Paid Differently〉를 출간했다.

모텐슨은 피서라이즈와 다이아몬드의 이론을 노동시장에 적용하여 확장시켰는데, 이러한 연구에 대한 공로로 2010년 노벨 경제학상을 수상하게 되었다. 탐색시장이란 주택시장처럼 수요와 공급이 독립적으로 존재할 수 있는 시장을 의미한다. 이러한 노동시장에의 적용으로 구직자들은 좀 더 효율적으로 일자리를 찾을 수 있게 되었다.