Les métamatériaux sont des matériaux artificiels, n'existant pas dans la nature, qui permettent de se jouer des lois classiques de propagation des ondes électromagnétiques. L'exemple classique obtenue avec les métamatériaux est l'indice de réfraction négatif. Si aucune application industrielle n'existe encore à l'heure actuelle, ces matériaux sont de plus en plus étudiés car ils possèdent un fort potentiel et permettraient théoriquement des applications en optique, dans le bâtiment ou dans la marine. Leur développement n'en est cependant encore qu'à ses débuts.

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Réalisation d'un méta-matériaux
La réalisation d'un métamatériaux (dit aussi matériau "main gauche"), pour une application donnée, consiste à combiner plusieurs matériaux traditionnels (composite papier et aluminium par exemple) selon une disposition très particulière (cercles concentriques  de plus en plus petits, ...). La difficulté de réalisation, pour les applications en optique, réside dans la très petite dimension de ces structures artificielles,  dans la mesure où la période du réseau est de l'ordre du dixième de la longueur d'onde. Dans le visible, si la longueur d'onde est 500 nm, la période est de l'ordre de 50 nm, avec des largeurs de motifs métalliques de l'ordre de la dizaine de nanomètres. Pour des ondes sismiques, la difficulté est moindre.

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Aplications potentielles
Les applications potentielles envisagées sont :

  • Une cape d'invisibilité (comme dans Harry Potter) permettant de masquer un objet sous certaines longueurs d'ondre (la lumière contournant alors l'objet)
  • Un écran antisismique pour des bâtiments (en construisant ces bâtiments au centre d'une structure de poteaux enterrés concentriques ou mieux une plantation d'arbres). Première expérimentation à petite échelle en France en 2012
  • Des lentilles à haute résolution ou « super-lentilles » (et ayant une résolution théoriquement infinie ...)
  • Un écran de protection contre la houle (à base de poteaux)

Historique des métamatériaux
Si les métamatériaux ont été théorisés dès 1967 (Victor Veselago), les premières réalisations pratiques d'un métamatériaux datent de 2000 et 2006 (John Pendro) en optique. Depuis, ces nouveaux matériaux sont abondamment étudiés par les laboratoires universitaires et par certains grands groupes industriels.

Les verrous techniques
Les verrous techniques sont cependant encore très nombreux :

  • la difficulté à réaliser des matériaux sur de grandes surfaces
  • les limites intrinsèques aux matériaux dans le visible
  • les nombreux effets plasmoniques parasites apparaissant dans le visible qui ne sont pas encore bien compris
  • la difficulté à concevoir de nouveaux motifs plus efficaces
  • la caractérisation expérimentale complexe de leur indice de réfraction et de leurs propriétés (liée à leur hétérogénéité et à leur anisotropie)

Source : lejournal.cnrs.fr