Les métamatériaux sont des matériaux fabriqués en laboratoire qui peuvent plier les ondes électromagnétiques contrairement à toute autre substance trouvée dans la nature. Sur l’aspect d’entre eux est que ces matériaux peuvent plier les faisceaux de lumière dans la direction opposée, une propriété connue sous le nom d’indice de réfraction négatif. Au fur et à mesure que différents types de métamatériaux sont créés à l’aide d’ordinateurs pour simuler et construire la structure à l’échelle nanométrique, de plus en plus d’applications de métamatériaux sont réalisées. Ils peuvent être utilisés pour fabriquer des antennes et des systèmes de communication miniaturisés ; des systèmes d’imagerie précis dans la fabrication, la défense et la médecine ; ainsi qu’être utilisé dans des applications militaires et spatiales. La dissimulation de métamatériaux a également été théorisée pour courber la lumière autour d’un objet pour le rendre invisible.
Le concept de ces matériaux est basé sur les ondes électromagnétiques affectées par les interactions avec les atomes et les molécules dans la nature. À une échelle submicroscopique, des matériaux spécifiques peuvent être modifiés pour affecter le comportement de ces ondes jusqu’à ce qu’ils agissent d’une manière qu’ils ne font normalement pas. Des objets d’une fraction de la taille d’une longueur d’onde lumineuse ont été créés, permettant de manipuler les ondes électromagnétiques dans une variété d’applications. Une des applications des métamatériaux est leur utilisation dans des antennes qui peuvent être gravées sur des circuits imprimés et prennent très peu de place. Des dispositifs miniatures utilisant des antennes sont donc possibles, ainsi que des circuits plus petits qui contrôlent les fréquences à large bande et le déphasage dans l’électronique.
Les métamatériaux peuvent également être utilisés dans des systèmes d’imagerie qui fonctionnent à des résolutions supérieures aux limites de la longueur d’onde de la lumière. Les applications des métamatériaux dans ces cas vont de l’augmentation de la densité de petits composants électroniques aux systèmes d’imagerie médicale précis ainsi qu’aux dispositifs d’inspection pour la fabrication. Les méta-surfaces constituées de matériaux modifiant les ondes électromagnétiques sont organisées de manière à ce que la géométrie à petite échelle affecte la façon dont les ondes se déplacent. Les substances avec lesquelles ils sont construits n’ont pas autant d’impact.
Les systèmes d’antenne et l’électronique de communication des satellites peuvent également incorporer des métamatériaux. La taille de la charge utile est minimisée, ce qui facilite le lancement d’un satellite plus petit et moins coûteux à concevoir et à construire. Les applications des métamatériaux comprennent également des équipements et dispositifs de sécurité plus petits utilisés par l’armée. Les scientifiques ont même appliqué des métamatériaux à la théorie du camouflage ou de la courbure de la lumière pour qu’un objet devienne invisible. Jusqu’à présent, à partir de 2011, les ingénieurs ont pu masquer une longueur d’onde à la fois, mais ont théorisé sur les applications des métamatériaux pour améliorer les performances des appareils sans fil, du stockage de mémoire et des lentilles optiques.