مشخصه‌یابی
مشخصه‌یابی، زمانی که در علم مواد استفاده می شود به یک فرایند عمومی و وسیع که در آن ساختار مواد و خواص آنها مورد بحث اندازه گیری قرار میگیرد برمی‌گردد. یک فرایند اساسی در رشته علم مواد است و بدون هیچ گونه درک علمی از مهندسی مواد می تواند تعیین شود. مفهمومِ این کلمه (مشخصه یابی) معمولاً تغییر می‌کند، برخی از تعاریفِ محدود به این بخش(مشخصه یابی) از تکنیک‌هایی استفاده می‌کنند که ساختار میکروسکوپی و خواص مواد را مطالعه می‌کنند در حالیکه تعریف دیگر از این مورد برمی‌گردد به هر فرایند آنالیز مواد شامل روش‌های ماکروسکوپیک مثل آزمون های مکانیکی آنالیزهای حرارتی و محاسبه دانسیته. مقیاس این ساختارهای مورد بررسی قرار گرفته در مشخصه یابی مواد بازه هایی از انگستروم، مثل تصویر برداری از یک اتم و پیوند های شیمیایی، تا سانتی متر مثل تصویربرداری از ساختار های دانه درشت در فلزات را شامل می شود. در حالیکه تعداد زیادی از روشهای مشخصه یابی همچون میکروسکوپ نوری ساده در طول قرن ها استفاده می شدند، روش های نوین در حال گسترش هستند. به طور خاص ظهور میکروسکوپ الکترونی و طیف سنجی جرمی یونی ثانویه در قرن بیستم موجب انقلابی در این زمینه بود که اجازه تصویربرداری و آنالیز ساختارها و ترکیبات را در مقیاس های بسیار کوچکتری نسبت به آنچه در گذشته قابل انجام بود را می داد و منجر به افزایش قابل توجه در فهم این مرحله که چرا مواد خواص و رفتار متفاوتی نشان می دهند شد. اخیراً میکروسکوپ فشاری اتمی افزایش چشمگیری در رزولوشن های بالاتر ممکن برای آنالیزهای نمونه‌های مشخص در ۳۰ ساله اخیر را داشت.. روش میکروسکوپی یک گروه است مشخصه های مشخصه یابی ایست که یک نقشه از سطح و لایه ساختار زیر سطح ماده را کاوش می‌کند.این روش ها می‌توانند از فوتون ها، الکترون ها، یون ها و یا جستوگرهای با پایه فیزیکی برای جمع آوردی داده در رابطه با ساختار نمونه های در یک بازه‌ی طولیِ مقایس ها استفاده کنند. برخی نمونه‌های مرسوم از ابزار میکروسکوپی شامل موارد زیر میشوند:
توالی‌یابی
انواع متنوعی از توالی یابی وجود دارد که عبارتند از: توالی DNA فرآیند تعیین ترتیب نوکلئوتیدها در یک قطعه دی‌ان‌ای داده شده‌است. تاکنون بیشتر از روشی که فردریک سنگر ابداع کرده‌است، استفاده شده‌است. در این تکنیک از لایه های نوکئوتیدی اصلاح شده به کمک خاتمه توالی خاص، بهره گرفته شده‌است. البته روش های جدید دیگری همانند تکنیک پیروسکوکن نیز مورد استفاده قرار گرفته‌است.  درحال حاضر به کمک روش سنگر، داده های زیادی تولید شده‌است که در دسترس قرار دارند. در یکبار اجرا ژنوم باکتری توالی یابی می‌شود. همچنین ژنوم فردی به نام جیمز واتسون به کمک این روش توالی یابی شده‌است. توالی DNA، اطلاعات مهم و ضروری برای ادامه حیات و تولید‌مثل موجودات را رمز میکند. بنابراین توالی‌یابی DNA موجودات برای پی بردن به چرایی و چگونگی برخی اتفاقات در حیات موجود زنده و تولید مثل آن ها، بسیار حائز اهمیت و مورد استفاده‌است. بطور مثال در داروسازی، کمک اطلاعات استخراج شده از دی‌ان‌ای، بسیاری از بیماری های ژنتیکی تشخیص داده و به درمان آن نیز کمک میکند. همچنین تحقیق و مطالعه عوامل بیماری‌زا نیز در درمان بیماری‌های واگیردار موثر خواهدبود. رشته بیوتکنولوژی که یک رشته نسبتا جدید است به این مسائل میپردازد. کارلسون پیش بینی کرد سرعت دو برابر شدن فناوری توالی یابی حداقل به اندازه قانون مور خواهد بود. منحنی کارلسون کاهش هزینه و افزایش کارایی با سرعت زیاد در تکنیک های توالی یابی نشان میدهد.