Metamateriāls ir materiāls ar īpašām īpašībām, kas izriet no tā struktūras, nevis ķīmiskā sastāva. Vispazīstamākie metamateriāli ir materiāli ar negatīvu laušanas koeficientu, kas nozīmē, ka tie liek gaismai saliekties “nepareizi” – tas ir, ievērojami vairāk nekā jebkurš materiāls ar pozitīvu laušanas koeficientu.
Negatīvās refrakcijas indeksa materiāliem ir pielietojums “superlēcās” – īpašās lēcās ar potenciālu izšķirt pazīmes, kas ir mazākas par redzamās gaismas viļņa garumu, un iespējamiem neredzamības apmetņiem, kas vienmērīgi novirza redzamo gaismu ap objektu, nevis absorbē vai atstaro to parasti. Šos materiālus var izmantot arī plazmonikā, eksotiskā jaunā skaitļošanas jomā, kas aprēķiniem izmanto blīvuma viļņus lādiņu nesējos.
Lielāko daļu metamateriālu izmanto lietojumos, kas saistīti ar elektromagnētismu un optiku, piemēram, staru virzītājiem, modulatoriem, joslas caurlaides filtriem, lēcām utt. Tie ir šūnu komponentu atkārtoti režģi, kuru šūnas izmērs ir aptuveni vienāds ar elektromagnētiskā starojuma viļņa garumu. viņi cenšas strādāt ar. Tātad metamateriālam, kas paredzēts mikroviļņu novirzīšanai, šūnas būtu milimetru diapazonā, savukārt metamateriālam, kas paredzēts optikas lietojumiem, būtu daudz mazākas šūnas, aptuveni 380–780 nm diapazonā.
Metamateriāli bieži tiek saistīti ar nanotehnoloģiju, jo optikas lietojumos izmantotās sīkās atkārtotās šūnu struktūras tiek mērītas nanometros. Lai izveidotu metamateriālus, var būt nepieciešamas jaunas ražošanas metodes, kas ir iespējamas tikai ar nanotehnoloģiju palīdzību. Nanotehnoloģijai progresējot nākamajās desmitgadēs, tā atklās jaunus metamateriālus un samazinās to izmaksas.
Ir zināms vismaz viens dabiskais metamateriāls – opāls. Opāls sastāv no kristobalīta, augstas temperatūras kvarca un tridimīta polimorfa, kas iegūts vulkāna izvirdumos. Iegūto materiālu veido milzīgs skaits sīku minerālu šūnu, kas nepārtraukti svārstās pret otru, radot makro mēroga efektu, kas izpaužas kā skaists vairāku krāsu displejs, jo īpaši spilgti zilā krāsā. Turpinās pētījumi par dabīgajiem opāliem un metamateriālu īpašībām.