Selbstassemblierung bezeichnet die spontane, durch nicht-kovalente Wechselwirkungen getriebene Anordnung diskreter Bausteine (Moleküle, Kolloide, Nanopartikel) zu geordneten Strukturen. Im Unterschied zur rein thermodynamischen Phasenseparation beruht Selbstassemblierung auf spezifischer Wechselwirkungstopologie, z. B. Wasserstoffbrücken, elektrostatische, π–π- oder hydrophobe Wechselwirkungen sowie van-der-Waals-Kräfte.

Man unterscheidet häufig molekulare von kolloidalen Selbstassemblierungen. Molekulare Selbstassemblierung umfasst etwa Peptid-Selbstassemblierung zu Fasern, Fibrillen oder Hydrogelen, sowie Blockcopolymer-Morphologien (Sphären, Zylinder, Lamellen). Kolloidale Selbstassemblierung beschreibt die Organisation von Partikeln im Nano- bis Mikrometerbereich zu Supergittern oder hierarchischen Architekturen.

Ein zentrales Konzept ist die gerichtete Selbstorganisation, bei der äußere Felder, Grenzflächen oder chemische Gradienten die Symmetrie brechen und definierte Orientierungen oder Periodizitäten erzwingen. Polymerisations-induzierte Selbstanordnung bzw. Selbstassemblierung koppelt die Kinetik der Polymerisationsreaktion (z. B. RAFT-Emulsionspolymerisation) mit der in-situ-Entstehung von Mizellen, Vesikeln oder anderen Nanodomänen.

Technologisch relevant sind selbstassemblierte Beschichtungen, etwa selbstassemblierte Monolagen (SAMs) organischer Thiol- oder Silan-Moleküle auf Metall- bzw. Oxidoberflächen, die Benetzbarkeit, Korrosionsverhalten oder Adhäsion gezielt einstellen. Selbstassemblierende Materialien ermöglichen hierarchisch aufgebaute, funktionale Systeme mit optischen, elektronischen oder bioaktiven Eigenschaften, oft bei milden Prozessbedingungen und hohem Strukturierungsgrad im Nanometermaßstab.