Die Materialforschung spielt eine zentrale Rolle in zahlreichen Schlüsselindustrien, darunter die Elektronik, die Luft- und Raumfahrt, die Medizin und die Nanotechnologie. Ziel der Materialwissenschaft ist es, die Eigenschaften von Werkstoffen zu untersuchen und zu verstehen, um deren Anwendungsbereiche zu erweitern oder neue Materialien mit spezifischen Eigenschaften zu entwickeln. Die Eigenschaften von Materialien, wie Festigkeit, Leitfähigkeit, Härte und Reaktivität, hängen stark von deren innerer Struktur ab. Diese Struktur umfasst sowohl die atomare Anordnung in kristallinen oder amorphen Phasen als auch Defekte, Korngrenzen und andere strukturelle Merkmale.