尼古拉·热卢杰夫在英国的声音穿过大西洋，通过电线、光纤电缆和微波到达我在纽约市。延迟和噪音使对话变得困难。他在南安普顿大学讲话，描述了被称为超材料的人造结构，以及它们将如何使几乎任何可以想象的设备或应用更快、更便宜、更高效。我们的跨大西洋对话就是一个例证，他指出：在超材料增强的全光网络上，静电、尴尬的停顿和句子结尾的串音都将被消除。“我们不再受自然赋予我们的东西或我们可以用化学方法烹饪的东西的限制，”热卢杰夫说。“我们可以做得更好。”
超材料由微小的微观元素阵列组成，例如金属环或棒，它们可以以自然材料无法做到的方式弯曲、散射或传输电磁辐射。这些元素必须小于它们旨在操纵的辐射波长。想象一下一张网，小到可以像棒球场本垒板后面的高网一样偏转光波以阻挡界外球。现在想象一下，通过调整网格间隙的大小和成分，您不仅可以偏转光线或允许光线通过，还可以改变其轨迹、改变其颜色甚至使其消失。以这些方式操纵光线的超材料可以为更可靠的无线互联网连接、更密集的数据存储和更全面的更强大的电子设备奠定基础，更不用说像信用卡一样薄的智能手机了。
然而，只有当超材料能够用于可见光时，许多这些改进才会成为现实。目前，超材料最适用于较长波长的辐射，例如无线电波和微波，这需要大约几十毫米的元件。这些元件可以通过几种常见的制造技术轻松制造。
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今年一月，由杜克大学的大卫·史密斯领导的一个团队演示了一种基于超材料的微波相机，该相机只需要最少的数据存储和传感器，这可以取代目前在一些机场安检亭中使用的体积更大、成本更高的微波成像仪。一家名为 Kymeta 的公司也在史密斯的工作基础上，为飞机、轮船、火车和汽车开发了一种新型的低功耗、高带宽可重构天线，该天线最早可能在明年上市销售，为这些交通工具上的乘客带来更便宜的高速卫星互联网。研究人员还在设计“隐形斗篷”——超材料外壳，可以将无线电波或微波弯曲绕过物体，从而使物体对雷达隐形。
制造用于较短波长（如可见光）的超材料更加困难，因为它需要制造比微米小得多的元件，接近现代计算机芯片上元件的尺寸。此外，许多应用需要可以改变的元件配置，以便动态地以不同的方式操纵光线。
热卢杰夫将这些动态排列称为“超器件”，并与合作者一起在他的实验室中创造了一些。今年三月，他的团队发表了一个光学超器件的“概念验证”，该器件由蚀刻在金膜中的纳米级元件制成，然后连接到微观细绳。每个元件的位置都可以通过细绳进行电子控制，从而使器件能够实时重新配置，以改变其传输或反射可见光的方式。热卢杰夫说，这项技术可以为超快光通信和计算机制造理想的开关。
然而，根据哈佛大学的费德里科·卡帕索等研究人员的说法，掌握可见光和近红外光的超材料的最佳方法可能是首先完善扁平的二维“超表面”。只有到那时，科学家们才能考虑制造更复杂的三维组件，用于真彩色全息显示器或哈利·波特式的隐形斗篷等应用，使我们能看到的人和物体消失。到目前为止，他所在小组最引人注目的成功可以说是其“平面透镜”，它可以将光束聚焦成一个针尖，并可能导致超薄智能手机和数码相机；透镜和电池是进一步使这些产品扁平化的限制因素。
尽管在超材料在实际产品中变得常见之前还有许多工作要做，但卡帕索说，“我确实认为这东西的味道对了。” “有影响力的人正在注意到。他们告诉我，‘费德里科，你做的东西闻起来很香！’”