Un métamatériau est un matériau avec des propriétés spéciales dérivées de sa structure plutôt que de sa composition chimique. Les métamatériaux les plus connus sont les matériaux à indice de réfraction négatif, ce qui signifie qu’ils font plier la lumière dans le mauvais sens, c’est-à-dire beaucoup plus que tout autre matériau à indice de réfraction positif.
Les matériaux à indice de réfraction négatif ont des applications dans les superlentilles – des lentilles spéciales ayant le potentiel de résoudre des caractéristiques plus petites que la longueur d’onde de la lumière visible et des capes d’invisibilité possibles qui dirigent la lumière visible en douceur autour d’un objet plutôt que de l’absorber ou de la refléter de manière conventionnelle. Ces matériaux pourraient également être utilisés en plasmonique, un nouveau domaine informatique exotique qui exploite les ondes de densité dans les porteurs de charge pour les calculs.
La plupart des métamatériaux sont utilisés pour des applications liées à l’électromagnétisme et à l’optique, telles que les orienteurs de faisceau, les modulateurs, les filtres passe-bande, les lentilles, etc. Ce sont des grilles répétitives de composants cellulaires, avec une taille de cellule à peu près égale à celle de la longueur d’onde du rayonnement électromagnétique. ils essaient de travailler avec. Ainsi, un métamatériau conçu pour rediriger les micro-ondes aurait des cellules de l’ordre du millimètre, tandis qu’un métamatériau conçu pour des applications optiques aurait des cellules beaucoup plus petites, autour de la plage 380 nm – 780 nm.
Les métamatériaux sont souvent associés à la nanotechnologie car les minuscules structures cellulaires répétitives utilisées pour les applications optiques sont mesurées en nanomètres. La création de métamatériaux peut nécessiter de nouvelles méthodes de fabrication, rendues possibles uniquement grâce à la nanotechnologie. Au fur et à mesure que la nanotechnologie progressera dans les décennies à venir, elle débloquera de nouveaux métamatériaux et réduira leur coût.
Il existe au moins un métamatériau naturel connu : l’opale. L’opale est composée de cristobalite, un polymorphe à haute température de quartz et de tridymite produit lors d’éruptions volcaniques. Le matériau résultant est composé d’un grand nombre de minuscules cellules minérales qui culbutent constamment les unes par rapport aux autres, créant l’effet à grande échelle d’un bel affichage de plusieurs couleurs, en particulier un bleu brillant. Les recherches sur les opales naturelles et les qualités des métamatériaux sont en cours.