Der Begriff Trap (Falle) bezeichnet in der Werkstoffwissenschaft allgemein energetische oder strukturelle Zustände, die Atome, Ionen, Moleküle oder Ladungsträger lokal immobilisieren. Solche Fallen können chemischer, physikalischer oder struktureller Natur sein und beeinflussen Transportprozesse, Reaktivität und Degradation von Materialien.

Elektronische und Defekt-Fallen entstehen typischerweise durch Punktdefekte, Versetzungen, Korngrenzen oder Grenzflächen. Sie führen zu lokalisierten Energieniveaus im Bandabstand und können Elektronen oder Löcher temporär einfangen. Dies ist zentral für Rekombinationsprozesse in Halbleitern, für Leckströme in dielektrischen Schichten und für strahlungsinduzierte Schädigung.

Atomare oder molekulare Fallen werden durch spezifische Bindungsstellen gebildet, etwa für H, H₂, O₂, CO₂ oder SO₂. Eine SO₂-Falle bezeichnet gezielt designte Adsorptions- oder Reaktionszentren, die Schwefeldioxid selektiv binden, z. B. in porösen Oxiden oder funktionalisierten Oberflächen für Abgasreinigung oder Gasrecycling.

Im Bereich der Nanotechnologie dienen Nanopartikel-Fallen dazu, Nanopartikel durch physikalische (z. B. poröse Matrizen) oder chemische Mechanismen (Ligandenbindung) zu immobilisieren, um Agglomeration, Freisetzung oder Toxizität zu kontrollieren oder um sie für Katalyse und Sensorik zu fixieren.

Charakterisierung und Modellierung von Fallen erfolgen u. a. über Thermodesorptionsspektroskopie, Positronenannihilationsspektroskopie, Tieftemperatur-Transportmessungen und Dichtefunktionaltheorie. Ein quantitatives Verständnis von Fallenenergien, Besetzungsstatistiken und Kinetik ist entscheidend für das Design langlebiger Funktionsmaterialien, effizienter Sorbentien und sicherer Nanokomposite.