Para entender que es un metamaterial, primeo abordaré el prefijo “meta” que proviene del griego y significa “más allá de”, de esa manera, se entiende que un metamaterial es algo más que un material. Estos materiales presentan propiedades que, por un lado, no pueden encontrarse en la naturaleza y, por otro lado, esas propiedades dependen de su estructura más que del material del cual están compuestos. Cabe mencionar que a pesar de no encontrarse en la naturaleza y de ser construidos por el hombre, en algunos casos la inspiración de su estructura surge del entorno natural.

Si bien los materiales comúnmente conocidos y los metamateriales están constituidos por millones de átomos arreglados dentro de estructuras cristalinas, bloques o celdas unitarias, es fácil diferenciarlos. El parteaguas entre un material en bulto (sin una estructura diseñada racionalmente) y un metamaterial es su estructura macroscópica [1].

Partiendo del metamaterial más simple, su diseño implica una estructura con huecos acomodados de manera periódica dentro de todo el volumen que la conforma. La complejidad puede incrementarse al suponer que no tenemos un solo material que conforma toda la estructura sino una mezcla de diferentes materiales que juntos le confieren nuevas propiedades al metamaterial. Estos se pueden clasificar e identificar a partir de la propiedad que modifican, lo cual también ayuda a nombrarlos. Por ejemplo, metamaterial electromagnético, metamaterial térmico, metamaterial acústico, y metamaterial mecánico.

Las aplicaciones de los metamateriales son diversas y su relevancia se ha incrementado debido al desarrollo de la tecnología. Actualmente, las principales aplicaciones están en las áreas automotriz, médico, militar y electrónica [2].  Por ejemplo, se está investigando el uso de metamateriales electromagnéticos en telecomunicaciones y en imagenología para análisis no invasivos en el cuerpo humano. También, se están utilizando metamateriales térmicos para aislar diferentes elementos de las altas temperaturas, y se trabaja en el desarrollo de metamateriales extremos para uso espacial en velas captadoras de radiación [3]. Por otra parte, los metamateriales anecoicos sirven para la reducción del ruido generado por motores, mientras que los metamateriales acústicos son reductores de ruido, aislantes o anti sonares [2]. Respecto a los metamateriales mecánicos, estos amortiguan ondas en el sector aeroespacial o también son recubrimientos de defensa. 

En el año 2021, el mercado global de los metamateriales estaba valuado en 305 millones de dólares y está proyectado que para el 2026 alcance los 1457 millones de dólares [4]. Actualmente, los países que lideran su investigación y desarrollo son India, Japón, China, Estado Unidos y Sudáfrica, y representan una oportunidad de innovación y desarrollo que no se ha explorado en México.
 

Referencias

[1] Nature] Muamer Kadic, Graeme W. Milton, Martin van Hecke and Martin Wegener.  3D metamaterials. Nature reviews 1, 198-210 (2019).  https://doi.org/10.1038/s42254-018-0018-y

[2]  R. Kumar, M. Kumar, Jasgurpreet Singh Chohan et al., Overview on metamaterial: History, types and applications, Materials Today: Proceedings,  https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.11.423

[3] Artur Davoyan. Extreme Metamaterial Solar Sails for Breakthrough Space Exploration. 24 de febrero de 2022, https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2020_Phase_I_Phase_II/Extreme_Metamaterial_Solar_Sails/

[4] Global Metamaterial Market (2021 to 2026) - Use of Metamaterials in Solar Power Systems Presents Opportunities. Research and markets, . GlobeNewswire by notified  https://www.globenewswire.com/news-release/2021/04/14/2209839/28124/en/Global-Metamaterial-Market-2021-to-2026-Use-of-Metamaterials-in-Solar-Power-Systems-Presents-Opportunities.html