Hva er et metamateriale?
Et metamateriale er et materiale med spesielle egenskaper avledet fra dens struktur i stedet for dets kjemiske sammensetning. Det mest kjente metamaterialet er materialer med negativ brytningsindeks, noe som betyr at de får lysbøyning "feil vei" - det vil si betydelig mer enn noe materiale med en positiv brytningsindeks.
Alle materialer som finnes i naturen har en positiv brytningsindeks. Negative brytningsindeksmaterialer har anvendelser i "superlinser" - spesielle linser med potensial til å løse funksjoner som er mindre enn bølgelengden til synlig lys, og mulige usynlighetskapper som dirigerer synlig lys jevnt rundt et objekt i stedet for å absorbere eller reflektere det konvensjonelt. Disse materialene kan også brukes i plasmonics, et eksotisk nytt område for databehandling som utnytter tetthetsbølger i ladningsbærere for beregninger.
De fleste metamaterialer brukes til applikasjoner relatert til elektromagnetisme og optikk, for eksempel strålestyrere, modulatorer, båndpassfilter, linser, etc. De gjentar gitter av cellulære komponenter, med en cellestørrelse som er omtrent lik bølgelengden til elektromagnetisk stråling de prøver å jobbe med. Så et metamateriale designet for å omdirigere mikrobølger ville ha celler i millimeterområdet, mens et metamateriale designet for optikkapplikasjoner vil ha mye mindre celler, rundt området 380 nm - 780 nm.
Metamaterialer er ofte assosiert med nanoteknologi fordi de bittesmå repeterende cellestrukturer som brukes til optikkapplikasjoner, måles i nanometer. Å lage metamaterialer kan kreve nye fremstillingsmetoder, muliggjort bare gjennom nanoteknologi. Når nanoteknologien utvikler seg de neste tiårene, vil den låse opp nye metamaterialer og redusere kostnadene.
Det er minst ett kjent naturlig metamateriale (men ingen naturlige metamaterialer med negativ brytningsindeks): opalen. Opalen er sammensatt av cristobalite, en høy-temperatur polymorf av kvarts og tridymitt produsert i vulkanutbrudd. Det resulterende materialet består av et stort antall ørsmå mineralceller som hele tiden tumler i forhold til en annen, noe som skaper makroskalaeffekten av en vakker visning av flere farger, mest fremtredende en strålende blå.