Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) sind hochreaktive Chemikalien, die Sauerstoff enthalten. Diese Spezies spielen in verschiedenen Bereichen wie Biologie, Materialwissenschaft und Ingenieurwesen aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften eine entscheidende Rolle. In der Materialwissenschaft sind ROS besonders wichtig, da sie oxidativen Stress verursachen können, was zu Materialabbau und -versagen führen kann.

Zu ROS gehören verschiedene molekulare Formen wie Superoxid-Anionen (O₂^•−), Hydroxyl-Radikale (•OH) und Wasserstoffperoxid (H₂O₂). Diese Verbindungen werden in biologischen Systemen typischerweise durch Zellatmung und andere Stoffwechselaktivitäten erzeugt. In Materialien können sie durch chemische Reaktionen, Bestrahlung oder Umweltfaktoren wie UV-Licht und Verschmutzung entstehen.

Hydroxyl-Radikale sind beispielsweise hochreaktiv und können fast jede organische Verbindung angreifen, was zum Abbau der Materialstruktur führt. Superoxid-Anionen und Wasserstoffperoxid sind weniger reaktiv als Hydroxyl-Radikale, können jedoch durch weitere Reaktionen andere ROS erzeugen. Im Laufe der Zeit kann dieser oxidative Stress die Integrität und Haltbarkeit von Materialien beeinträchtigen, insbesondere solche, die unter rauen Umweltbedingungen verwendet werden.

Das Verständnis des Verhaltens und der Auswirkungen von ROS ist entscheidend für die Entwicklung von Materialien mit erhöhter Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber oxidativen Schäden. Forscher konzentrieren sich zunehmend darauf, antioxidative Materialien zu schaffen, die ROS neutralisieren können, wodurch die Lebensdauer und Leistung verschiedener technischer Produkte verlängert wird. Das Studium der ROS ist nicht nur auf den Abbau beschränkt; ihre kontrollierte Verwendung in Anwendungen wie Sterilisation und Katalyse zeigt ebenfalls vielversprechende Ansätze.