Ein Virus ist ein submikroskopischer, obligat parasitärer biologischer Partikel, der aus einer Nukleinsäure (DNA oder RNA), umgeben von einer Proteinhülle (Kapsid) und teils einer Lipidmembran (Hülle), besteht. Viren besitzen keinen eigenen Stoffwechsel und replizieren ausschließlich durch Hijacking zellulärer Mechanismen eines Wirts.

Für die Werkstoffforschung sind Viren aus mehreren Gründen relevant. Erstens dienen sie als hochpräzise biologische Nanostrukturen. Das Kapsid vieler Viren ist geometrisch hochgeordnet (z. B. ikosaedrische Symmetrie) und selbstassemblierend. Diese natürliche Selbstorganisation wird als Modell für die Entwicklung selbstorganisierender, funktionaler Nanomaterialien genutzt.

Zweitens können Viren als Bausteine und Templates für hybride Materialien eingesetzt werden. Filamentöse Bakteriophagen wie M13 werden gezielt gentechnisch modifiziert, um anorganische Phasen (z. B. Oxide, Metalle) selektiv zu binden. Dadurch entstehen hierarchische Strukturen für Anwendungen in Batterien, Katalyse oder photonischen Systemen. Die virale Hülle bietet definierte Bindungsstellen, die eine kontrollierte räumliche Organisation von Nanopartikeln ermöglichen.

Drittens ist die Interaktion von Viren mit Oberflächen und Grenzflächen entscheidend für die Entwicklung antiviraler Beschichtungen, sterilisierbarer Polymerwerkstoffe und medizinischer Implantate. Adsorptionsmechanismen, Benetzbarkeit, Oberflächenladung und Rauheit beeinflussen die Stabilität, Inaktivierung und Übertragung von Viren auf Materialien.

Schließlich erfordern virale Systeme strikte Biosicherheits- und Sterilisationskonzepte, was direkte Auswirkungen auf die Auswahl und Auslegung von Werkstoffen (z. B. Beständigkeit gegen Desinfektionsmittel, Strahlung, Temperatur) hat. Viren stehen damit an der Schnittstelle von Biologie, Nanotechnologie und Funktionswerkstoffen.