Cuốn sách truy cập mở này trình bày một cuộc khám phá toàn diện về siêu vật liệu khuếch tán kiểm soát sự khuếch tán năng lượng và khối lượng. Hiện tại, nếu xét theo góc độ các phương trình chi phối, siêu vật liệu khuếch tán và siêu vật liệu sóng (do J. B. Pendry tiên phong vào những năm 1990) được công nhận là hai nhánh nổi bật nhất trong lĩnh vực siêu vật liệu. Hai nhánh này khác nhau ở chỗ nhấn mạnh vào phương trình khuếch tán (là phương trình chi phối) và độ dài đặc trưng phụ thuộc thời gian trong siêu vật liệu khuếch tán, trái ngược với phương trình sóng (là phương trình chi phối) và độ dài đặc trưng không phụ thuộc thời gian trong siêu vật liệu sóng.

Cuốn sách truy cập mở này mô tả lý thuyết về nhiệt động học biến đổi và các lý thuyết mở rộng của nó để kiểm soát chủ động các hiện tượng nhiệt vĩ mô của các hệ thống nhân tạo, trái ngược hoàn toàn với nhiệt động lực học cổ điển bao gồm bốn định luật nhiệt động lực học để mô tả thụ động các hiện tượng nhiệt vĩ mô của các hệ thống tự nhiên. Chuyên khảo này bao gồm hai phần, tức là bên trong và bên ngoài siêu vật liệu, và đề cập đến các khái niệm cơ bản và phương pháp toán học, cần thiết để hiểu các vấn đề nhiệt được nghiên cứu rộng rãi trong vật lý, mà còn trong các ngành kỹ thuật và vật liệu khác. Các phân tích dựa trên các mô hình được giải quyết bằng các kỹ thuật phân tích kèm theo mô phỏng máy tính và thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Chuyên khảo này không chỉ có thể là cầu nối giữa ba ngành học hạng nhất, tức là vật lý, nhiệt vật lý và khoa học vật liệu, mà còn đóng góp vào sự phát triển liên ngành.