Elektroniaaltojen teoria
Tässä opinnäytetyössä (1924) de Broglie kehitti vallankumouksellisen teoriansa elektroniaalloista, joka hän oli julkaissut aiemmin tieteellisissä lehdissä. (Katso de Broglien aalto.) Ajatus siitä, että atomimittakaavassa olevalla aineella voi olla aallon ominaisuuksia, juurrutettiin ehdotukseen, jonka Einstein oli tehnyt 20 vuotta aiemmin. Einstein oli ehdottanut, että lyhyiden aallonpituuksien valon voidaan joissakin olosuhteissa havaita käyttäytyvän ikään kuin se koostuisi hiukkasista, mikä vahvistettiin vuonna 1923. Valon kaksoisluonto oli kuitenkin vasta saamassa tieteellistä hyväksyntää, kun de Broglie laajensi ajatusta tällaisesta kaksinaisuudesta asiaan. (Katso aaltopartikkelien kaksinaisuus.)
De Broglien ehdotus vastasi kysymykseen, joka oli nostettu laskemalla elektronien liike atomin sisällä. Kokeet olivat osoittaneet, että elektronin täytyy liikkua ytimen ympäri ja että sen hämärtyneistä syistä sen liikettä on rajoitettu. De Broglien ajatus elektronista, jolla on aallon ominaisuuksia, tarjosi selityksen rajoitetulle liikkeelle. Aalto, joka on rajattu ydinpanoksen asettamiin rajoihin, olisi muodoltaan rajoitettu ja siten liikkeessä, koska kaikki aaltomuodot, jotka eivät sopineet atomirajoihin, häiritsisivät itseään ja poistuisivat. Vuonna 1923, kun de Broglie esitti tämän idean, ei ollut minkäänlaista kokeellista näyttöä siitä, että elektroni, jonka runko-ominaisuudet olivat vakiintuneet kokeilulla, saattoi joissakin olosuhteissa käyttäytyä ikään kuin se olisi säteilevää energiaa. De Broglien ehdotus, hänen yksi merkittävä panos fysiikkaan, muodosti siten intuition voiton.
Ensimmäiset julkaisut De Broglien ajatuksesta ”aineosista” eivät olleet kiinnittäneet juurikaan muiden fyysikkojen huomiota, mutta kopio hänen väitöskirja lähetettiin Einsteinille, jonka vastaus oli innostunut. Einstein korosti de Broglien työn merkitystä sekä nimenomaisesti että edelleen rakentamalla sitä. Tällä tavoin itävaltalainen fyysikko Erwin Schrödinger sai tietää hypoteettisista aalloista ja idean pohjalta hän rakensi matemaattisen järjestelmän, aaltomekaniikan, josta on tullut olennainen fysiikan työkalu. Vasta vuonna 1927 Clinton Davisson ja Lester Germer Yhdysvalloista ja George Thomson Skotlannista löysivät kuitenkin ensimmäisen kokeellisen todistuksen elektronin aaltoluonteesta .