Resonatoren sind Strukturen, die elektromagnetische oder mechanische Wellen bei diskreten Eigenfrequenzen speichern und verstärken. In der Werkstoffwissenschaft sind ihre Eigenschaften maßgeblich durch Geometrie, Randbedingungen und die komplexen Materialparameter (z.B. Permittivität, Permeabilität, Elastizitätsmodul, Dämpfung) bestimmt.

Elektromagnetische Resonatoren, etwa Mikrowellenresonatoren oder Mikroresonatoren, basieren häufig auf metallischen oder dielektrischen Hohlräumen, Wellenleitern oder integrierten photonenleitenden Strukturen. Durch konstruktive Interferenz bilden sich stehende Wellenmoden aus, deren Resonanzfrequenzen und Gütefaktoren (Q-Faktoren) empfindlich auf Materialverluste, Oberflächenrauheit und Grenzflächendefekte reagieren. Dies macht Resonatoren zu präzisen Sonden für die Charakterisierung dielektrischer und magnetischer Materialeigenschaften.

Whispering-Gallery-Resonatoren nutzen totalreflektierte Umlaufmoden an gekrümmten Grenzflächen (z.B. Glaskugeln oder -tori) und erreichen sehr hohe Q-Faktoren. Sie ermöglichen u.a. das Studium nichtlinearer optischer Effekte und die Detektion kleinster Änderungen von Brechungsindex oder Adsorbatschichten. Lokale Resonatoren, etwa in metamorphen oder phononischen Strukturen, koppeln stark lokalisierte Moden an propagierende Wellen und erlauben so maßgeschneiderte Dispersionsrelationen (Bandlücken, negative effektive Parameter).

Mechanische und akustische Resonatoren (z.B. MEMS/NEMS-Strukturen, Oberflächen- und Volumenwellenresonatoren) sind empfindlich gegenüber Elastizität, Dichte und innerer Reibung der verwendeten Werkstoffe. Sie dienen sowohl als funktionale Elemente (Filter, Sensoren, Frequenzstabilisierung) als auch als präzise Messplattformen für Ermüdung, Kriechverhalten oder Defektdynamik auf Mikro- und Nanoskalen.

Insgesamt verbinden Resonatoren strukturelles Design mit spezifischen Materialeigenschaften und sind damit zentrale Bauelemente für Hochfrequenztechnik, Photonik, Akustik und die experimentelle Materialcharakterisierung.