Der Begriff Stem wird in der Werkstoffforschung vor allem im Kontext polymerer und kristalliner Strukturen verwendet. In teilkristallinen Polymeren bezeichnet ein Stem einen gestreckten, kettenparallelen Abschnitt eines Makromoleküls, der sich zu lamellaren Kristalliten anordnet. Mehrere Stems benachbarter Ketten bilden dabei Faltkristalle und Lamellen, die wiederum Sphärolithe oder hierarchische Superstrukturen aufbauen.

Die Stabilität der Stems wird durch intra- und intermolekulare Wechselwirkungen (van-der-Waals-Kräfte, Dipolwechselwirkungen, ggf. Wasserstoffbrücken) sowie durch die Konformation der Polymerkette bestimmt. Die Bildung von Stems ist kinetisch kontrolliert: Unterkühlung, Kristallisationsrate und Molmassenverteilung beeinflussen ihre Länge, Dichte und Defektstruktur und damit die resultierenden mechanischen und thermischen Eigenschaften (z. B. Steifigkeit, Schmelztemperatur, Kriechverhalten).

Analog wird in der Kristallographie und Defektphysik gelegentlich von Dislocation stems oder Stämmen von Versetzungen gesprochen, also im Kristall ausgedehnten, nahezu geradlinigen Segmenten einer Versetzungslinie. Solche Stämme bestimmen die Gleitkinematik, die Wechselwirkung mit Ausscheidungen und damit maßgeblich das Verfestigungsverhalten metallischer Werkstoffe.

In beiden Kontexten beschreibt der Begriff somit linear ausgedehnte, relativ geordnete Segmente (Kettenstämme bzw. Versetzungssegmente), die als strukturelle Basiseinheiten das makroskopische Materialverhalten prägen.