彼はマイクログラム単位の鉛を普通の岩石から単離し、同位体の組成を決定する能力があり、大西洋と太平洋の堆積物中の鉛を調べた。大陸が海に土砂を堆積させた異なる年代から、現在環境中に人為的に拡散した鉛の量は海に堆積した量の80倍であり、鉛の地球化学的なサイクルは著しくバランスを欠いてあるようであることを示すことができた。分析方法の限界があったので、彼は他のアプローチも取った。深い所の海水は表層付近の海水に比べて、バリウムのような似た金属元素とは対照的に、3-10倍の鉛を含んでいることを見出した。これによって彼は、鉛濃度は自然に起こるレベルの2倍程度である当時の常識を疑うようになった。パターソンは当初の実験で用いたブランクに見られる混入物の問題に戻った。グリーンランドで得た氷床コアから大気中の鉛含有量は、内燃エンジンのノッキングを減らすとしてテトラエチル鉛が燃料に広く使われるようになってすぐ後に着実に危険なまでに増大し始めたことを、彼は見出した。続いて、試料に鉛が混入した原因が、製造において鉛が様々に使われていることと大気中の鉛汚染であることを特定し、彼の発見は公衆衛生において重大な意味を持っていたので、残りの人生を出来るだけ環境から鉛を取り除くことに捧げた。
シカゴ大学のハリソン・ブラウンは、火成岩中の鉛同位体を数える新しい方法を開発し、1948年クレア・パターソンに卒業課題として与えた。この期間、隕石は太陽系形成の残りかすであり、隕石の年齢を測定することによって地球の年齢を明らかにすることができるという推測のもとで実験を行った。試料を集めるのには時間が掛かり、1953年に最後の標本をキャニオン・ディアブロ隕石から手に入れた。彼はそれらの試料をアルゴンヌ国立研究所に持っていき、最新モデルの質量分析器の時間を与えられた。その後すぐにウィスコンシンでの会議で、パターソンは研究結果を発表した。最も確かな地球の年齢は45.50億年(誤差7000万年)であると。誤差の範囲はおよそ2000万年に小さくなったものの、この数字は今も変わっていない。
クレア（・パット）・パターソンは、アイオワ州のMitchellvilleで生まれ、妻ローナ（ローリー）・マクリアリ (Lorna(Laurie) McCleary) と出会ったグリンネル大学を化学の学位で卒業した。彼らはアイオワ大学に移り、分子分光学の修士課程で学んだ。その後、マンハッタン計画に携わり、最初はシカゴ大学で後にテネシー州オークリッジに移り、そこで質量分析法と出会った。戦後、彼らはシカゴに戻り、ローリーは赤外分光の専門家として研究職を得てパットを支える一方で、パットはシカゴ大学のハリソン・ブラウンのもとで博士課程で学ぶ。シカゴ大学でのポスドクの期間を経て、パターソンはブラウンとともにカリフォルニア工科大学の地質学部（後に地質・惑星科学部）に移り、地球化学プログラムの創立メンバーとなった。パットは終生カリフォルニア工科大学に籍を置いた。彼とローリーは4人の子供をもうけた。
発光ダイオードは低電力で駆動することができる光源のため、ディスプレイへの応用が期待されていた。RGBによるフルカラー表示のためには光の三原色（赤・緑・青）の発光素子が揃う必要があるが、このうち1980年代中頃までに実用化されていたのは純赤色のみであった。当時も「青色ダイオード」の名で販売されているものはあったが、色味が紫がかっており、純青としての実用的な高い輝度を出す製品は皆無だった。また黄緑色は赤色と共に早くから実用化されていたが、純緑色の実現には結果的に青色と同じくGaN系半導体材料が必要とされ、純緑色LEDの実用化は青色LEDの登場以降である。これらのことから、発光ダイオードによるフルカラーディスプレイの実現は困難だった。純青色発光の実現のためセレン化亜鉛 (ZnSe) 系化合物や炭化ケイ素 (SiC) を用いての研究が古くから行われ、ZnSe系による青緑 - 緑色発光ダイオードの開発に至った他、SiCの青色発光ダイオードは弱い発光強度ながら市販もされた。しかしその後、GaN系化合物による青色発光ダイオードが急速に普及したため、現在ではこれらの材料系の技術は白色発光素子や基板などの用途に転用されている。窒化ガリウムを用いた高輝度の青色LED開発に関して、1986年、赤崎勇、天野浩らが高品質、高純度のGaN結晶の結晶生成に成功。天野浩は不可能とされていた「PN接合」が可能だと初めて証明した。1993年に中村修二が、世界に先駆け高輝度青色LEDを発明、実用化した(文部科学省平成28年版科学技術白書のp20とp28に記載されている)。2001年8月、中村修二が職務上で1993年11月に発明した（職務発明）「404特許」を巡って元勤務先の日亜化学工業を提訴し、同特許の原告への帰属権確認ないし譲渡対価を巡って係争した（青色LED訴訟）。この訴訟は企業と職務発明者との関係について社会の関心を広く喚起し、裁判所は一審では発明の対価を約604億円と評価し200億円の支払いを命じたが、東京高裁は和解へと誘導し1審判決が認定した発明の対価約604億円の1/100 相当の6億円を「対価」として提示。日亜は、（いずれにせよ対価の支払いが遅れていたので）遅延損害金を含む約8億4千万円を支払うことで和解が成立した。しかし中村修二はなお納得できず、「高裁は山ほど提出した書面をまるで読まず、最初から和解金額を決めていた。高裁の和解案の決め方は正義とは言えない」と指摘するために、滞在していたアメリカより日本に訪れるという出来事もあった。2004年12月、東北大学金属材料研究所の川崎雅司（薄膜電子材料化学）らの研究チームはより安価な酸化亜鉛を用いた青色発光ダイオードの開発に成功した。青色LEDの再発明ともいわれている。この成果は同年12月19日付の英科学誌ネイチャーマテリアルズ（電子版）にて発表している。高コストの窒化ガリウムに取って代わる可能性もある。赤崎、天野、中村の三名は青色発光ダイオードに関する業績が評価され、2014年のノーベル物理学賞を受賞した。