Vật liệu MM thường là vật liệu có cấu trúc nhân tạo cho phép chúng ta quan sát thấy những tính chất vật lý kì lạ mà khơng xuất hiện trong những vật liệu tồn tại sẵn có trong tự nhiên. Chính vì vậy việc ra đời của loại vật liệu mới này hứa hẹn sẽ mang lại hàng loạt ứng dụng mới và quan trọng trong cuộc sống. Sự linh hoạt của vật liệu này làm cho vật liệu trở nên quan trọng trong lĩnh vực thông tin, cảm ứng, các thiết bị quang học. Sự thú vị thực sự của vật liệu MM nằm ở khả năng điều khiển sóng điện từ hay tính chất quang của vật liệu phục vụ cho hàng loạt các ứng dụng thực tế.
Hình 1.19: Siêu thấu kính dựa trên vật liệu chiết suất âm.
Một trong những ứng dụng nổi bật nhất của vật liệu này là siêu thấu kính được đề xuất bởi Pendry [29]. Điểm đặc biệt của thấu kính này là nhờ vào chiết suất âm, siêu thấu kính có thể phục hồi khơng chỉ thành phần truyền qua mà cả thành phần dập tắt
của sóng tới. Vì thế độ phân giải sẽ được nâng lên gấp nhiều lần so với các thấu kính quang học truyền thống. Siêu thấu kính đầu tiên được chế tạo bởi Grbic và các cộng sự hoạt động ở vùng tần số vi-ba cho độ phân giải lớn hơn ba lần so với giới hạn nhiễu xạ [15]. Sau đó, năm 2005 siêu thấu kính quang học đã được Zhang và các cộng sự chế tạo thành cơng [14].
Hình 1.20: Ngun lý hoạt động của áo chồng tàng hình.
Một ứng dụng đặc biệt khác khơng thể khơng nhắc tới đó là “áo chồng tàng hình” được đề xuất và kiểm chứng bởi Schurig và các đồng nghiệp năm 2006 [32, 34] tại tần số sóng Rada và rất gần đây (năm 2011) đã được Shuang Zhang [7], Baile Zhang [46] và các cộng sự tìm thấy ở vùng ánh sáng nhìn thấy. Bằng cách điều khiển khéo léo chiết suất của lớp vỏ siêu vật liệu, đường đi của sóng điện từ trong lớp vỏ này có thể bị bẻ cong một cách hồn hảo. Theo ngun lý đó, lớp vỏ siêu vật liệu có thể dẫn sóng điện từ đi vịng quanh một vật thể, nhờ đó vật thể trở thành “tàng hình” (xem hình 1.20). Ngồi những ứng dụng kể trên, siêu vật liệu còn tỏ ra rất tiềm năng trong các lĩnh vực khác như bộ lọc tần số [3], cảm biến sinh học [24], . . . Gần đây, một vài ứng dụng nổi bật khác có thể kể đến như là vật liệu hấp thụ tuyệt đối sóng điện từ khơng phản xạ [23, 11], làm chậm ánh sáng [38, 50]. Bên cạnh đó, khơng thể khơng nhắc đến một khám khá khác đang thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học, đó là tính chất nghịch đảo hiệu ứng Casimir của siêu vật liệu [48, 47]. Tính chất lý thú này cho phép các nhà nghiên cứu nghĩ về một thế hệ các linh kiên nano khơng có ma sát. Với các tính chất đặc biệt của mình, siêu vật liệu hứa hẹn sẽ có thêm nhiều ứng dụng khác nữa trong thực tế như thiết bị khoa học, y tế, pin năng lượng và đặc biệt trong lĩnh vực quân sự.