Metamaterial adalah material buatan laboratorium yang dapat membengkokkan gelombang elektromagnetik tidak seperti zat lain yang ditemukan di alam. Pada aspek mereka adalah bahwa bahan tersebut dapat membelokkan berkas cahaya ke arah yang berlawanan, properti yang dikenal sebagai indeks bias negatif. Karena berbagai jenis metamaterial dibuat dengan bantuan komputer untuk mensimulasikan dan membangun struktur skala nano, lebih banyak aplikasi metamaterial yang direalisasikan. Mereka dapat digunakan untuk membuat antena mini dan sistem komunikasi; sistem pencitraan yang tepat di bidang manufaktur, pertahanan, dan kedokteran; serta digunakan dalam aplikasi militer dan luar angkasa. Penyelubungan metamaterial juga telah berteori untuk membelokkan cahaya di sekitar objek agar tidak terlihat.
Konsep bahan ini didasarkan pada gelombang elektromagnetik yang dipengaruhi oleh interaksi dengan atom dan molekul di alam. Pada skala sub-mikroskopis, bahan tertentu dapat diubah untuk mempengaruhi perilaku gelombang ini sampai mereka bertindak dengan cara yang biasanya tidak. Objek yang berukuran fraksi panjang gelombang cahaya telah dibuat, sehingga memungkinkan untuk memanipulasi gelombang elektromagnetik dalam berbagai aplikasi. Salah satu aplikasi metamaterial adalah penggunaannya dalam antena yang dapat diukir ke papan sirkuit dan memakan sedikit ruang. Oleh karena itu, perangkat miniatur yang memanfaatkan antena dimungkinkan, serta sirkuit yang lebih kecil yang mengontrol frekuensi broadband dan pergeseran fasa dalam elektronik.
Metamaterial juga dapat digunakan dalam sistem pencitraan yang beroperasi pada resolusi lebih besar dari batas ukuran panjang gelombang cahaya. Aplikasi metamaterial dalam hal ini berkisar dari peningkatan kepadatan komponen elektronik kecil hingga sistem pencitraan medis yang tepat serta perangkat inspeksi untuk manufaktur. Meta-permukaan yang dibangun dari bahan pengubah gelombang elektromagnetik diatur sehingga geometri skala kecil mempengaruhi bagaimana gelombang bergerak. Zat yang mereka buat tidak memiliki banyak dampak.
Sistem antena dan elektronik komunikasi di satelit dapat menggabungkan metamaterial juga. Ukuran muatan diminimalkan, membuatnya lebih mudah untuk meluncurkan satelit yang lebih kecil, dan lebih murah untuk merancang dan membangunnya. Aplikasi metamaterial juga mencakup peralatan dan perangkat keamanan yang lebih kecil yang digunakan oleh militer. Para ilmuwan bahkan telah menerapkan metamaterial pada teori penyelubungan, atau pembengkokan cahaya sehingga suatu objek menjadi tidak terlihat. Sejauh ini, pada 2011, para insinyur telah mampu menutupi satu panjang gelombang pada satu waktu, tetapi telah berteori pada aplikasi metamaterial untuk meningkatkan kinerja perangkat nirkabel, penyimpanan memori, dan lensa optik.