A capacidade da humanidade de criar dispositivos eletrônicos, sensores e materiais mais resistentes e leves, está intimamente ligada ao conhecimento acumulado ao longo de muitos anos de pesquisa fundamental e aplicada sobre como elétrons se organizam entre ligações químicas e se movimentam segundo leis da mecânica quântica aplicadas à matéria condensada. À medida que novos instrumentos de medida e modelos teóricos são desenvolvidos, novas propriedades elétricas e magnéticas são desvendadas e propostas, ampliando o conhecimento sobre a matéria condensada, até os ditos materiais quânticos.

Os experimentos de luz síncrotron permitem desvendar diversos aspectos microscópicos estruturais e dinâmicos de como os elétrons se organizam nos materiais quânticos. Em particular, a Divisão de Matéria Condensada e Ciência dos Materiais desenvolve e opera estações experimentais e laboratórios de apoio que permitem desvendar novas fases estruturais e eletrônicas da matéria em condições termodinâmicas extremas de temperatura, pressão e campos magnéticos como na linha de luz EMA, explorar as origens microscópicas de estados magnéticos não-convencionais da matéria como na linha de luz SABIÁ,  observar como se dá a ocupação de elétrons em estruturas de bandas eletrônicas na linha de luz SAPÊ ou mesmo como ligações químicas são formadas e como se propagam excitações quânticas coletivas nos materiais como na linha IPÊ.