吴全德（左）指导研究生
吴全德与合作者以及他所指导的研究生进行了金属超微粒子的结构和特性的系统实验研究。超微粒子是指尺寸小于100纳米的微粒，其中小于20纳米的称为原子团。原子团具有不同于原子物理所描述的原子、分子和固体物理所描述的块体的结构和特性，描述原子团的结构和特性的学科为原子团物理。至今人们在这个领域中研究较多的是在惰性气体中制备原子团和测试原子团的特性。而吴全德则已经比较深入地研究了埋藏在介质或半导体中的金属超微粒子薄膜的结构与特性，特别是它们的光电特性，从理论和实验上给出一系列的研究结果。这些成果表明吴全德的研究工作有其独到的开创性和先进性。
资料来源：吴全德.九三学社中央宣传部，2018-08-23
2002年，吴全德在马来西亚讲学作报告
吴全德在研究“金属纳米薄膜的成核生长机理”时，发现科学实验能够把科学与艺术融合起来，使它既反映深奥的科学问题，又具有艺术欣赏价值。他用电子显微镜拍摄了银胶粒聚合而成的“野花”“鲜果”“海马”等许多美丽的形象。由此，他认为“科学美”可以是抽象的，也可以是形象的，可以用视觉欣赏。科学实验会出现各种各样极为复杂的图形，包括许多分形图形。他探讨了“科学实验艺术”形象美形成的机理，撰写了科普图书《科学与艺术的交融 纳米科技与人类文明》，曾举办“显微镜下的形象艺术——纳米信息薄膜艺术图片展”。他称这种艺术图像为“实验造化艺术”，这里既有造化之功，也有人的创造性付出。
资料来源：吴全德.九三学社中央宣传部，2018-08-23
1993年，吴全德（左2）和同事们讨论实验研究中的问题
1952年院系调整，吴全德调到北京大学物理系，在电子学组任讲师。1953年任电子学教研室代主任。1955年任电子物理教研室主任。从那时起他开始进行电子光学方面的研究。1958年该室研究红外变像管。1959年北京大学建立无线电电子学系，电子物理专业被划入该系，吴全德也转到该系继续任原职。1961年被提升为副教授。他在讲授阴极电子学课程的同时，进行光电阴极的研究工作，于1963年首先提出了阴极的固溶胶理论，1966年提出离子晶体或共价晶体中固溶胶粒的形成和生长理论，1978年晋升为教授。1979年他提出银氧铯阴极含银超微粒子的能带模型，推导出光电流密度和量子产额公式，此公式后来被国外学者称为“吴氏输运函数”。他所提出的光电阴极的固溶胶模型和光电子发射的理论被称为“吴氏理论”。他对“金属超微粒子—半导体薄膜材料的结构和特性”的研究，获1987年国家自然科学奖三等奖和国家教育委员会科学技术进步奖二等奖。
吴全德在光电阴极的研究方面取得突破性成果的同时，扩展了他的研究范围，研究了在更普遍情况下，原子团和超微粒子成核和生长理论，给出了在介质或半导体中形成原子团和超微粒子的理论公式和物理条件。在这个理论指导下，可以有目的地控制制备金属超微粒子—半导体薄膜和金属超微粒子—绝缘体薄膜。这类薄膜具有独特的光学、电学、磁学和光电性质，它可以制成光和电磁波强吸收材料、光学双稳态材料、超短光脉冲检测薄膜，以及多种气体敏感薄膜，因此这类薄膜是目前人们感兴趣的研究课题。
吴全德意识到薄膜技术在高科技各个领域的重要性，但对薄膜生长的基础（包括成核、生长、连续成膜和外延等）还没有完整的理论。因此他研究了在固体表面原子团形成的物理条件，讨论了薄膜形成的一般过程和稳定外延生长的条件，提出成核、生长和外延生长的互补性，给出了有关公式。这一理论工作在薄膜制备和固体器件加工及外延生长条件等方面是非常有意义的。
在吴全德等人的建议下，北京大学于1997年9月成立“纳米科学与技术研究中心”，他被任命为主任。该中心在单壁碳纳米管、超高密度信息存储、针尖化学等方面取得了创新成果。
资料来源：吴全德.九三学社中央宣传部，2018-08-23
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