超构材料(metamaterials)自21世纪初被提出以来, 已经经历了20年的发展, 目前, 它仍然是非常活跃的前沿领域. 超构材料的研究覆盖非常广泛, 涉及光、电磁波、太赫兹波、声波、热、力学和弹性波等. 超构材料的基本思想是, 利用人工结构单元作为人造原子, 来构造宏观连续的介质, 通过结构单元的设计, 来调控介质的材料参数, 实现对波的传播性质的控制. 最早的超构材料结构单元是1999年英国科学家John Pendry提出的金属开口环结构, 它可以与电磁场相互作用, 产生磁共振, 从而实现负磁导率系数. 后来, 人们又提出了很多其他的人工结构单元, 实现各种应用. 超构材料最早的应用是负折射材料, 后来又有零折射率材料、双曲色散材料等. 早期设计的超构材料在空间上是均匀的, 后来人们又进一步提出变换光学设计方法, 利用空间不均匀分布的超构材料, 可以实现对电磁波在空间传播路径的任意调控. 变换光学器件可以实现一些非常新奇的应用, 包括隐身斗篷、幻想光学、麦克斯韦鱼眼透镜, 甚至可以模拟黑洞的引力场捕获光子. 除了三维的超构材料之外, 美国科学家Federico Capasso提出超构表面的结构, 利用结构单元对电磁波的散射相位以及相位的梯度分布, 可以实现广义的折射以及对电磁波波前的调控, 从而可以获得各种结构光场. 最近, 研究者还通过结构单元设计调控超构材料的色散能带, 实现具有拓扑特性的光子传播模, 可以克服缺陷的散射实现单向的传输. 在更新的应用领域, 超构材料还被拓展用于实现信息超构材料和空间光子计算等.