液氮恒溫器在科研中應(yīng)用廣泛，核心是提供穩(wěn)定的低溫環(huán)境（通常77K，即-196℃），用于研究材料在低溫下的獨(dú)特性質(zhì)。以下是主要應(yīng)用領(lǐng)域：

在凝聚態(tài)物理研究中，液氮溫區(qū)是許多高溫超導(dǎo)體（如釔鋇銅氧）超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度范圍，用于測量電阻、臨界電流、磁化率等，研究超導(dǎo)機(jī)制和相變。同時(shí)，它也用于研究拓?fù)浣^緣體、外爾半金屬等量子態(tài)材料在低溫下的電輸運(yùn)、磁學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)，低溫抑制熱噪聲，突出量子效應(yīng)。此外，低維物理研究也常借助液氮恒溫器，研究納米線、二維材料（如石墨烯）在低溫下的量子限域效應(yīng)、量子相干性和輸運(yùn)特性。

在材料科學(xué)領(lǐng)域，液氮恒溫器用于低溫物性表征，測量材料在77K下的電阻率、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等，評估其在航天、超導(dǎo)等低溫環(huán)境中的適用性。它也用于半導(dǎo)體器件研究，研究紅外探測器、場效應(yīng)晶體管等半導(dǎo)體器件在低溫下的性能，減少晶格振動散射，提高器件性能或揭示新現(xiàn)象。

在光譜學(xué)和顯微術(shù)中，液氮恒溫器用于低溫光譜，冷卻樣品至77K可窄化光譜線寬，提高分辨率，用于光致發(fā)光/拉曼光譜、紅外光譜和核磁共振研究。同時(shí)，掃描探針顯微鏡（如掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡）在低溫下運(yùn)行，提高穩(wěn)定性和分辨率，研究超導(dǎo)體表面的磁通渦旋等量子效應(yīng)。

在X射線/中子衍射/散射中，低溫樣品環(huán)境用于同步輻射X射線衍射、中子衍射和散射實(shí)驗(yàn)，減少熱運(yùn)動，獲得更清晰的晶體結(jié)構(gòu)信息，研究相變和磁結(jié)構(gòu)。

此外，液氮恒溫器在生物領(lǐng)域用于細(xì)胞、組織樣本的長期保存，代謝瞬間“凍"住，保持活力；在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中控制強(qiáng)放熱反應(yīng)速率，穩(wěn)定推進(jìn)復(fù)雜合成；在材料學(xué)中用于金屬淬火、納米材料制備，防止團(tuán)聚，提升性能。

液氮恒溫器因其高效、快速、低振動和低成本等優(yōu)點(diǎn)，成為研究材料物理特性的重要工具。