Hvad er et metamateriale?
Et metamateriale er et materiale med specielle egenskaber afledt af dets struktur snarere end dets kemiske sammensætning. Det bedst kendte metamateriale er materialer med et negativt brydningsindeks, hvilket betyder, at de får lysbøjning "den forkerte måde" - det vil sige markant mere end noget materiale med et positivt brydningsindeks.
Alle materialer, der findes i naturen, har et positivt brydningsindeks. Negative brydningsindeksmaterialer har anvendelser i "superlinser" - specielle linser med potentiale til at løse funktioner, der er mindre end bølgelængden for synligt lys, og mulige usynlighedskapper, der dirigerer synligt lys glat omkring et objekt i stedet for at absorbere eller reflektere det konventionelt. Disse materialer kan også bruges i plasmonics, et eksotisk nyt computerområde, der udnytter densitetsbølger i ladningsbærere til beregninger.
De fleste metamaterialer bruges til applikationer, der vedrører elektromagnetisme og optik, såsom strålestyrere, modulatorer, båndpasfiltre, linser osv. De gentager gitre af cellulære komponenter med en cellestørrelse, der er omtrent lig med bølgelængden for elektromagnetisk stråling de prøver at arbejde med. Så et metamateriale designet til at omdirigere mikrobølger ville have celler i millimeterområdet, mens et metamateriale designet til optikapplikationer ville have meget mindre celler omkring området 380 nm - 780 nm.
Metamaterialer er ofte forbundet med nanoteknologi, fordi de små gentagne cellestrukturer, der bruges til optikapplikationer, måles i nanometer. Oprettelse af metamaterialer kan kræve nye fremstillingsmetoder, der kun er muliggjort gennem nanoteknologi. Efterhånden som nanoteknologien skrider frem i de kommende årtier, vil den låse op nye metamaterialer og sænke deres omkostninger.
Der er mindst et kendt naturligt metamateriale (men ingen naturlige metamaterialer med et negativt brydningsindeks): opalen. Opalen er sammensat af cristobalit, en høj-temperatur polymorf af kvarts og tridymit produceret i vulkanudbrud. Det resulterende materiale består af et enormt antal små mineralceller, der konstant tumler i forhold til en anden, hvilket skaber makroskalaeffekten af en smuk visning af flere farver, mest fremtrædende en strålende blå.