Synge utarbetade tillsammans med Archer J.P. Martin i början av 1940-talet kromatografiska metoder för att separera och identifiera ämnen. Under en studie av aminosyrasammansättningen i ull utvecklade de fördelningskromatografin och framför allt papperskromatografin, som snabbt blev ett viktigt hjälpmedel vid klassificeringen av nya ämnen.