Metastabile Phasen sind thermodynamisch nicht global stabile, aber kinetisch fixierte Zustände eines Materials, die in einem lokalen Minimum der freien Enthalpie verharren. Sie entstehen durch schnelle Abkühlung, nichtgleichgewichtige Synthese oder begrenzte Diffusion. Beispiele sind übersättigte Mischkristalle, amorphe Legierungen oder Hochdruckphasen bei Umgebungsbedingungen. Ihre gezielte Stabilisierung erlaubt maßgeschneiderte mechanische, magnetische oder optische Eigenschaften.