Metamateriaalit ovat laboratoriossa valmistettuja materiaaleja, jotka voivat taivuttaa sähkömagneettisia aaltoja toisin kuin mikään muu luonnossa esiintyvä aine. Niiden näkökohtana on, että tällaiset materiaalit voivat taivuttaa valonsäteitä vastakkaiseen suuntaan, mikä tunnetaan nimellä negatiivinen taitekerroin. Kun erilaisia metamateriaaleja luodaan tietokoneiden avulla simuloimaan ja rakentamaan nanomittakaavan rakennetta, toteutetaan enemmän metamateriaalien sovelluksia. Niistä voidaan valmistaa pieniä antenneja ja viestintäjärjestelmiä; tarkat kuvantamisjärjestelmät valmistuksessa, puolustuksessa ja lääketieteessä; sekä sotilas- ja avaruussovelluksissa. Metamateriaalien peittäminen on myös teoreettisesti taivutettu valoa esineen ympärille tekemään siitä näkymätön.
Näiden materiaalien käsite perustuu sähkömagneettisiin aaltoihin, jotka vaikuttavat vuorovaikutukseen atomien ja molekyylien kanssa luonnossa. Submikroskooppisessa mittakaavassa tiettyjä materiaaleja voidaan muuttaa vaikuttamaan näiden aaltojen käyttäytymiseen, kunnes ne toimivat tavalla, jolla ne eivät normaalisti toimi. Valon aallonpituuden murto -osaisia esineitä on luotu, mikä mahdollistaa sähkömagneettisten aaltojen manipuloinnin eri sovelluksissa. Yksi metamateriaalien sovelluksista on niiden käyttö antenneissa, jotka voidaan syövyttää piirilevyille ja jotka vievät hyvin vähän tilaa. Pienikokoiset laitteet, jotka käyttävät antenneja, ovat siis mahdollisia, samoin kuin pienemmät piirit, jotka ohjaavat laajakaistataajuuksia ja vaiheiden siirtoa elektroniikassa.
Metamateriaaleja voidaan käyttää myös kuvantamisjärjestelmissä, jotka toimivat valon aallonpituuden rajoja suuremmilla resoluutioilla. Metamateriaalien käyttö näissä tapauksissa vaihtelee pienten elektronisten komponenttien tiheyden lisäämisestä tarkkoihin lääketieteellisiin kuvantamisjärjestelmiin sekä valmistuslaitteisiin. Sähkömagneettisia aaltoja muuttavista materiaaleista rakennetut metapinnat on järjestetty siten, että pienimuotoinen geometria vaikuttaa aaltojen liikkumiseen. Aineilla, joista ne on rakennettu, ei ole niin suurta vaikutusta.
Satelliittien antennijärjestelmät ja viestintäelektroniikka voivat sisältää myös metamateriaaleja. Hyötykuorman koko on minimoitu, mikä helpottaa pienemmän satelliitin laukaisua ja on halvempaa suunnitella ja rakentaa. Metamateriaalien sovelluksiin kuuluu myös armeijan käyttämiä pienempiä turvalaitteita ja laitteita. Tutkijat ovat jopa käyttäneet metamateriaaleja peiteteoriaan tai valon taivuttamiseen niin, että esine muuttuu näkymättömäksi. Toistaiseksi vuodesta 2011 lähtien insinöörit ovat pystyneet peittämään yhden aallonpituuden kerrallaan, mutta ovat teoreetisoineet metamateriaalien sovelluksia langattomien laitteiden, muistin ja optisten linssien suorituskyvyn parantamiseksi.