Eine Metamaterialantenne ist eine sehr kleine und leistungsstarke Antenne, die auf der Oberfläche einer Leiterplatte hergestellt werden kann. Es besteht aus Metamaterial, das aus mikroskopischen Elementen besteht, die Hochfrequenzwellen mit höherer Effizienz passieren lassen als bei herkömmlichen Materialien. Als Material mit einem Index nahe Null klassifiziert, biegt es sich und reflektiert elektromagnetische Strahlung senkrecht zum Substrat. Die Antenne kann mit typischen Schaltungsmaterialien und Kupfer auf eine Leiterplatte geätzt werden, so dass der Herstellungsprozess schnell und kostengünstig ist. Solche kleinen Antennen können auf jeder Leiterplatte enthalten sein und wurden in Mobiltelefonen und verschiedenen tragbaren Geräten verwendet.
Dieses Material ermöglicht es Antennen, Hochfrequenzwellen zu biegen, sodass die Effizienz noch höher ist als bei größeren Antennenarten. Der größte Teil des Signals wird von der Antenne abgestrahlt, aufgrund des hohen Brechungsindex oder der Fähigkeit des Materials, die Strahlung wegzulenken, anstatt sie zurückzureflektieren. Eine Metamaterialantenne hat im Gegensatz zu Substanzen wie Glas oder Luft einen negativen Brechungsindex. Bei einem Bruchteil der Größe von Wellenlängen sind Metamaterialien Verbundwerkstoffe, die je nach den für die Anwendung benötigten Fähigkeiten hergestellt werden können. Miniaturisierte Antennensysteme eignen sich für die drahtlose Kommunikation, da sie die hohe Leistung und Geschwindigkeit unterstützen, auf die sich viele Menschen und Unternehmen verlassen.
Diese physikalischen Eigenschaften ermöglichen eine Klasse von Metamaterial-Antennen, die effizient sind, sodass beispielsweise Mobiltelefone nicht so viel Strom verbrauchen. Der Platzbedarf auf Leiterplatten ist geringer als bei herkömmlichen Antennen, sodass eine Metamaterialantenne auf einer kleineren Platine platziert werden kann und gleichzeitig Platz für die verschiedenen Komponenten lässt, die das Gerät zum Funktionieren benötigt. Da die Technologie vor etwas mehr als einem Jahrzehnt erforscht und weiterentwickelt wurde, sind seit 2011 Millionen dieser Antennen auf dem Markt und die Produktion wächst weiter.
Die drahtlose Kommunikation ist nur eine der Anwendungen von Metamaterial, wie beispielsweise die Implementierung von 4G-Kommunikationssystemen für mobile Geräte für Verbraucher und Unternehmen. Eine Metamaterialantenne kann für die Notfallkommunikation sowie Radar für geologische Zwecke und zur Überwachung von Tunnelaktivitäten verwendet werden. Metamaterial lenkt Licht und andere Signale anders ab als jedes andere in der Natur vorkommende Material. Wissenschaftler haben spekuliert, dass sie nicht nur für eine Metamaterialantenne verwendet werden kann, sondern auch für zukünftige Linsen oder Beschichtungen hergestellt werden könnte, die Objekte unsichtbar machen.