Les métamatériaux électromagnétiques sont des composés conçus pour avoir des propriétés structurelles et chimiques uniques qui ne sont pas naturelles aux matériaux eux-mêmes. Des surfaces à l’échelle nanométrique sont créées qui peuvent affecter la réaction du métamatériau à la lumière ordinaire, ainsi qu’à d’autres types de rayonnement tels que le rayonnement micro-ondes par le fait que les caractéristiques structurelles sont plus petites que la longueur d’onde réelle du rayonnement. Les propriétés que ces métamatériaux électromagnétiques sont souvent créées pour afficher comprennent des effets diélectriques uniques, ainsi qu’un indice de réfraction négatif avec des métamatériaux d’argent, qui pourraient être utilisés pour fabriquer une superlentille qui pourrait résoudre des caractéristiques de quelques nanomètres ou être utilisée pour voir l’intérieur de objets non magnétiques.
Alors que les métamatériaux électromagnétiques ont un large éventail d’applications potentielles, une grande partie de la recherche sur ces matériaux à partir de 2011 a été l’ingénierie des micro-ondes pour les antennes avancées et d’autres systèmes liés au magnétisme. Ces matériaux artificiellement structurés sont capables de développer des caractéristiques de magnétisme en présence de champs micro-ondes ou de champs infrarouges térahertz qui existent directement entre les micro-ondes et la plage de lumière visible du spectre électromagnétique (EM). De tels matériaux seraient autrement non magnétiques, et la stimulation de cette propriété en eux est appelée en physique la création d’un comportement gaucher (LH). La création d’un tel comportement dans les dispositifs non magnétiques serait déterminante dans la fabrication de filtres avancés et d’électronique de décalage de faisceau ou de déphasage.
Les utilisations de métamatériaux miniaturiseraient davantage les composants électroniques, et rendraient les circuits et les antennes plus sélectivement réceptifs ou imperméables aux diverses bandes de la gamme EM. Un exemple d’une application pour un niveau de contrôle plus fin sur les ondes électromagnétiques serait dans la technologie du système de positionnement global (GPS) qui pourrait transmettre ou bloquer un signal de positionnement plus précis que ce qui est actuellement possible dans les environnements de ciblage et de brouillage militaires. Cette capacité améliorée est rendue possible par le fait que les métamatériaux électromagnétiques sont une forme matérielle artificiellement structurée qui à la fois interagit avec et contrôle les ondes électromagnétiques ambiantes, faisant des matériaux à la fois des émetteurs et des récepteurs.
Les types de métamatériaux qui démontrent ces propriétés ont des caractéristiques structurelles conçues à l’échelle de l’angström, ou à une taille d’environ un dixième de nanomètre. Cela nécessite des efforts conjoints de plusieurs domaines scientifiques pour construire de tels matériaux, notamment la physique, la chimie et l’ingénierie en nanotechnologie et en science des matériaux. Les métaux d’or, d’argent et de cuivre, ainsi que les plasmas et les cristaux photoniques sont des matériaux qui ont été utilisés dans la construction de ces métamatériaux électromagnétiques et, à mesure que la science progresse, les utilisations des métamatériaux trouvent de plus en plus d’applications dans le domaine de l’optique. Il est théorisé qu’une forme de champ d’invisibilité électromagnétique pourrait éventuellement être générée par de tels métamatériaux, où la lumière visible pourrait être courbée autour d’eux pour dissimuler leur présence.