Radikale sind chemische Spezies mit mindestens einem ungepaarten Elektron. Diese Elektronenkonfiguration führt zu hoher Reaktivität und macht Radikale zu zentralen Zwischenstufen in zahlreichen Reaktionsmechanismen, einschließlich Polymerisation, Abbauprozessen und Oberflächenreaktionen von Festkörpern.

Man unterscheidet zwischen anorganischen und organischen Radikalen; letztere umfassen z. B. Arylradikale und Phenylradikale. In kondensierter Phase und in Festkörpern werden Radikale häufig über EPR/ESR-Spektroskopie (Elektronenspinresonanz) charakterisiert, die direkten Zugang zu Spin-Zuständen und lokalen Umgebungen bietet.

In der Werkstoffforschung spielen Radikale unter anderem in folgenden Kontexten eine Rolle: (1) Radikalische Polymerisation, etwa bei der Herstellung von Thermoplasten und vernetzenden Beschichtungen, wobei Initiatoren (z. B. Peroxide, Azo-Verbindungen) kontrolliert Radikale generieren; (2) Strahlungschemie, in der ionisierende Strahlung Radikale in Polymeren, Oxiden oder biologischen Geweben erzeugt und so Degradation, Vernetzung oder Heilungsprozesse in Materialien steuert; (3) Oberflächen- und Plasmachemie, etwa bei PECVD, Plasmaätzen oder funktionalisierenden Plasmabehandlungen von Polymeren, wo radikalische Oberflächenzentren die Anbindung funktioneller Gruppen ermöglichen.

Konzeptionell werden Radikale durch Bindungsdissoziation (homolytische Spaltung), Elektronentransfer oder Photolyse gebildet. Ihre Stabilität wird durch Delokalisierung (Resonanz), sterische Abschirmung und Substituenteneffekte bestimmt. Das Verständnis radikalischer Mechanismen ist essenziell für die gezielte Synthese, das Alterungsdesign und die Lebensdauerprognose moderner Werkstoffe.