P. utvecklade under 1950-talet metoder att manipulera enstaka atomer och molekyler. Han uppfann t.ex. en sexpolig magnet för fokusering av strålar av neutrala atomer och ett massfilter för mass-separation av joner. Han konstruerade också Paul-fällan, en jonfälla med ett oscillerande elektriskt kvadrupolfält. Dessa uppfinningar spelar en viktig roll inom