(W. E. Kock, ilk 1940, Rodger Walser, 1990’lar sonu)
Metamalzemeler, yapay olarak hazırlanan kompozit
malzemelerdir. Elektromagnetik özellikleri içerdiği komponentlerin
özelliklerinden önemli derecede farklıdır; komponentlerin (halka, rulu, tel,
v.s.) özel yapıları ve düzenlemeleri tarafından belirlenir.
Metamalzemeler ayrı bir malzeme sınıfınıdır; çünkü
özellikleri, özel bir şekilde düzenlenmiş bileşenlerin yapısına bağlıdır ve bu
bileşenlerin özelliklerinden büyük ölçüde farklı olabilir. Bu tür
metamalzemeler, örneğin, izotropik bileşenlerden oluşan sentetik dikroik
malzemeler şekil anizotropisine neden olur. Geçirgenlik ve magnetik duyarlılığı
önemli derecede yüksek metamalzemeler, ve nonlineer etkilerin veriminin,
geleneksel malzemelerle kıyasla birçok kat yükseldiği metamalzemeler vardır.
Örneğin, dev Raman saçılmanın verimi, uyarılmış Raman saçılmaya göre 106 kat yükelebilir;
Ikinci ve üçüncü harmonik nesillerin etkinliği büyüklük sırasına göre artar.
Bileşenlerin yapısını kontrol etme olasılığı, özelliklerini
tasarımında yeni bir serbestlik derecesi sağlamasına rağmen, gerçek devrim,
doğal malzemelerde bulunmayan özelliklere sahip metamalzemelerin yaratılmasıdır;
‘metamalzemeler’ terimi, çoğunlukla bu tür malzemeleri belirtmek için
kullanılır. Metamalzemelerin bilinen en iyi sınıfı, elektrik geçirgenlik
(pemittivite, dielektrik sabiti) ve magnetik geçirgenliği (permabilite)
eşzamanlı negatif olan negatif refraktif indeksli metamalzemeleri içerir.
Eşzamanlı negatif permittivite ve geçirgenliğe sahip substansların varlığı
(teorik olarak) V.G. Veselago tarafından 1967'de yayımlandı. Yazar tarafından
gösterildiği gibi bu maddeler, refraktif indeksin (kırılma indisi) negatif
değerleriyle karakterize edilir ve optik özelliklerinin birçoğu geleneksel
malzemelerinkinden önemli ölçüde farklıdır. Bu tür özelliklere sahip doğal
malzemeler henüz keşfedilmemiştir. 1999'da elektromagnetik dalgaların
radyofrekans aralığında negatif kırılma indisine sahip deneysel bir madde
oluşturuldu.
Günümüzde, optik dalga boylarında negatif kırma indisine sahip
metamalzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi için büyük gayretler
sarfedilmektedir. Optik dalgaboylarında, eşanlı negatif permitivite ve permeabiliteya
sahip tüm yapay olarak yaratılmış malzemeler, metal ve dielektrik bileşenler
içeren kompozitlerdir.
Çok umut verici bir metamalzemeler sınıfı, fotonik
kristaller, özellikle de rezonant fotonik kristallerle oluşturulur.
Geleneksel malzeme ve matamalzemenin iki ortamın arayüzündeki yansıma
ve kırılmalarını gösteren tipik iki şematik çizim
