Un metamaterial es un material con propiedades especiales derivadas de su estructura más que de su composición química. El metamaterial más conocido son los materiales con un índice de refracción negativo, lo que significa que hacen que la luz se doble «en sentido contrario», es decir, significativamente más que cualquier material con un índice de refracción positivo.
Los materiales de índice de refracción negativo tienen aplicaciones en «superlentes»: lentes especiales con el potencial de resolver características más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible y posibles capas de invisibilidad que dirigen la luz visible suavemente alrededor de un objeto en lugar de absorberlo o reflejarlo de manera convencional. Estos materiales también podrían usarse en plasmónicos, una nueva área exótica de la computación que aprovecha las ondas de densidad en los portadores de carga para los cálculos.
La mayoría de los metamateriales se utilizan para aplicaciones relacionadas con el electromagnetismo y la óptica, como direccionadores de haz, moduladores, filtros de paso de banda, lentes, etc. Son rejillas repetidas de componentes celulares, con un tamaño de celda aproximadamente igual al de la longitud de onda de la radiación electromagnética. están tratando de trabajar con. Entonces, un metamaterial diseñado para redirigir microondas tendría celdas en el rango milimétrico, mientras que un metamaterial diseñado para aplicaciones ópticas tendría celdas mucho más pequeñas, alrededor del rango de 380 nm – 780 nm.
Los metamateriales a menudo se asocian con la nanotecnología porque las diminutas estructuras celulares repetidas que se utilizan para aplicaciones ópticas se miden en nanómetros. La creación de metamateriales puede requerir métodos de fabricación novedosos, que solo son posibles gracias a la nanotecnología. A medida que avanza la nanotecnología en las próximas décadas, desbloqueará nuevos metamateriales y reducirá su costo.
Hay al menos un metamaterial natural conocido: el ópalo. El ópalo está compuesto de cristobalita, un polimorfo de alta temperatura de cuarzo y tridimita producido en erupciones volcánicas. El material resultante está compuesto por una gran cantidad de diminutas células minerales que se mueven constantemente en relación con otras, creando el efecto de macroescala de una hermosa exhibición de múltiples colores, el más prominente de un azul brillante. La investigación sobre los ópalos naturales y las cualidades de los metamateriales está en curso.