Долгие годы Френкель был единственным теоретиком в Физико-техническом институте, где работали десятки экспериментаторов и значительный персонал инженерно-технических специалистов.
Но наступила эра, когда теоретики стали указывать пути экспериментаторам. Например, в ядерной физике Френкель и другие теоретики в разных странах создали теоретические представления о механизме деления ядер. После этого экспериментаторы открыли цепную ядерную реакцию и вступили на путь, увенчавшийся овладением ядерной энергией.
Иоффе, как вспоминает академик И.В. Обреимов, в те времена, когда Френкель начал работу в Ленинграде, признавал профессию физика-теоретика очень полезной, но говорил, что теоретик не мыслитель, а вычислитель. Разумеется, в последующие годы прогресс теоретической физики, как и совместная работа с Френкелем, убедили его в неправоте этой точки зрения.
Френкель как физик-теоретик был одним из интереснейших мыслителей, постоянно анализирующих природу сложнейших явлений и процессов, постоянно стремящихся проникнуть в тайны, которые несет в себе загадочная и недоступная Природа.
Профессор Ф.Ф. Волькенштейн, вспоминая заседания физтеховского семинара в Политехническом институте, студентом которого он был, писал: «Яков Ильич Френкель, более чем кто-либо другой, наполнял эти заседания фейерверком мыслей, неожиданными ассоциациями, блестящими выдумками».
В течение 3...4-х лет Френкель опубликовал несколько книг: «Строение материи» (1921), «Теория относительности» (1923), «Электрическая теория твердых тел» (1924).
Осенью 1925 года благодаря содействию Пауля Эренфеста Френкель уехал на год в заграничную научную командировку. Он знакомился с постановкой дела в Геттингенском и других немецких университетах.
В Геттингене Я.И. Френкель работал у известного теоретика Макса Борна — одного из основателей квантовой механики. В то время здесь находилось несколько молодых советских ученых: С.И. Вавилов, П.Л. Капица (приехавший из Кембриджа), Ю.А. Крутков, В.Н. Кондратьев (стажировавшийся у Джеймса Франка).
Это был период небывалого подъема теоретической физики, время рождения квантовой механики. Позднее новой науке посвятили долгие годы работы Я.И. Френкель и П.Е. Тамм.
Спустя много лет — в 1961 году — Борн писал о Френкеле: «Френкель был моим сотрудником в Геттингене в двадцатых годах, и я высоко ценил его. Он был буквально заполнен идеями и вместе с тем превосходно владел всей техникой теоретической физики. Хотя его идеи были иногда довольно странными, они всегда были плодотворными. Я с большим интересом знакомился также и с его последующими статьями и книгами. Его ранняя смерть причинила мне большое огорчение».
...20 ноября 1925 года в полдень Френкель подымался по лестнице дома №5 по Габерландштрассе в Берлине. Он заметно волновался... И вот он в рабочем кабинете великого ученого.
Эйнштейн в вязаном жилете, без пиджака, в изрядно потертых брюках и в сандалиях на босу ногу с большим вниманием выслушал молодого человека.
В течение двух часов Френкель излагал соображения, которые должны были составить основу его доклада на семинаре. Когда в беседе были затронуты некоторые другие вопросы, связанные с квантовой теорией, Эйнштейн резюмировал свое отношение к ней словами: «Положение отчаянное, ничего понять невозможно!».
Через несколько дней Френкель пришел на семинар в физической аудитории Берлинского университета. Председательское место занимал Макс фон Лауэ, ученик Макса Планка. Несколько лет до этого Яков Ильич с большим интересом знакомился с выдающимися работами Планка по термодинамике излучения, а теперь увидел здесь самого автора. Макс Планк, хорошо знакомый физикам по портретам, невысокого роста, с лысой головой и небольшими черными усами, в металлических очках, сидел в первом ряду. С ним о чем-то говорил Альберт Эйнштейн — с седеющей гривой длинных волос и погасшей трубкой во рту. В пожилом человеке, одетом в старомодный сюртук и белый жилет со звездой на лацкане, Френкель узнал физика Вальтера Нернста — он был известен еще и как изобретатель «лампочек Нернста» и рояля Нернста — Бехштейна.
