Метаматериалы («мета» – по латыни «над») – искусственные композитные структурированные среды, электрический и магнитный отклик которых существенно отличается от отклика составляющих метаматериал сред – дают возможность создания сред со свойствами, недостижимыми в природе. Эти материалы представляют собой неоднородные среды, состоящие из поляризуемых частиц, расположенных регулярным или хаотическим образом в матрице, которая обеспечивает механическую целостность системы. Свое название они получили вследствие необыкновенно широких возможностей управления электрофизическими параметрами и присущих им уникальным электродинамическим свойствам.
Отклик метаматериалов на воздействие электромагнитной волны можно представить как отклик однородной среды (с помощью эффективных проницаемостей), если размеры поляризуемых частиц и расстояния между ними существенно меньше, чем длина волны.
Эффективные проницаемости метаматериала могут принимать значения, неосуществимые в природных однородных веществах.
Если частицы образуют регулярную решетку, а их размеры и расстояния между ними сравнимы с длиной волны, такие (мета) материалы называют фотонными кристаллами.
Отличительной особенностью фотонных кристаллов является наличие чередующихся спектральных полос прозрачности и непропускания.
Метаматериалы состоят не из атомов и молекул, как обычные вещества, а из микроструктур: крошечных, меньше микрона, искусственных металлических резонаторов.
Если размеры резонаторов намного меньше длины волны используемого излучения, электромагнитная волна распространяется в такой среде как в веществе с определенными диэлектрической и магнитной проницаемостями. Метаматериалы уже позволили существенно расширить область частот, на которых проявляются магнитные свойства материала, и сейчас речь идет о серьезном пересмотре основных представлений оптики: появились сообщения об изготовлении материалов с отрицательным показателем преломления, и линзах, позволяющих получать изображение с неограниченным разрешением.
Метаматериалы позволяют преодолеть дифракционный предел при создании и обработке изображений и открывают невиданные до сих пор возможности манипуляций со светом. Кроме того, очень перспективно применение устройств с использованием таких материалов в качестве сенсоров, имеющих большое прикладное значение в медицине, фармакологии, биологии и химии.
