In-situ-Synthese beschreibt die Bildung einer Phase, Verbindung oder Nanostruktur direkt innerhalb einer Wirtsmatrix oder während eines Prozesses, z.B. bei Beschichtungen, Verbundwerkstoffen oder Additiver Fertigung. Reaktive Vorstufen werden so gewählt, dass gewünschte Produkte unter Betriebsbedingungen entstehen. Dies beeinflusst Grenzflächenhaftung, Defektstruktur, Spannungszustand und Mikrostrukturentwicklung und ermöglicht hierarchische Strukturen mit maßgeschneiderten mechanischen, elektrischen oder katalytischen Eigenschaften.