Karle và Herbert A. Hauptman được trao giải Nobel Hóa học năm 1985 cho công trình nghiên cứu việc sử dụng kỹ thuật tỏa tia X để xác định trực tiếp cấu trúc của các tinh thể, một kỹ thuật được dùng để nghiên cứu các đặc tính sinh học, hóa học, vật lý và luyện kim. Thông qua việc cô lập vị trí của các nguyên tử trong một tinh thể, cấu trúc phân tử của vật liệu được nghiên cứu có thể được xác định, cho phép thiết kế các quy trình để sao chép lại các phân tử được nghiên cứu. Kỹ thuật này đã đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển các dược phẩm mới và vật liệu tổng hợp khác.[2]