自然界中大部分物质的介电常数和磁导率都是正数，只是金属的介电常数在Plasma频率以下是负数，而天然中不存在磁导率为负数的物质。近年来人们发现微结构可以改变材料的本征电磁响应特征，例如人工设计的金属(例如金和银)环形结构的磁响应可以用来实现负磁导率。负介电常数和负磁导率材料具有很多有趣的性质，例如把负的介电常数和负磁导率结合在一起可以实现负折射率，负折射率材料可以用于“平板成像”；当金属薄膜具有负的介电常数时，可以实现超透镜；金属纳米颗粒和金属谐振环构成的长链都可以用来实现亚波长能量的传播，等等。而这些效应都可以在金属纳米线结构中实现。本文作者围绕着金属纳米线阵列中的电响应、磁响应，详细研究了金属纳米线阵列中的负折射效应和亚波长尺寸电磁波能量的传播。本论文主要涉及以下几个方面的内容：　　 1.推导了有效介质理论中利用S参数求解介电常数和磁导率的方法，在求解对称性和非对称性介质电磁参数的时候，能得到较为准确的结果。　　 2.研究了周期性直立排列在金属薄膜上的金属纳米线对结构，分别求得了这种结构中折射率，介电常数和磁导率为负值的频域。首次直观地模拟出电磁波在金属双线结构中的负折射，同时得到了负折射频域之外的正折射图像，进一步证明了负折射在金属纳米双线结构中的存在；通过模拟的电磁波折射图像利用snell定律得到的材料折射率和我们由有效介质理论得到的数值吻合的很好，证明了有效介质理论在研究左手材料中的可行性。　　 3.设计了三角排列的金属纳米线结构单元，利用单元内部不同金属纳米线对产生环流导致的磁响应之间的耦合来拓宽负磁导率的频宽，在更宽频率范围得到负折射率；利用三根金属纳米线在不同入射方向都可以得到磁响应，从而实现了在垂直于金属线平面内的全角度负折射；通过旋转金属纳米线阵列的方法，斜向切割得到了直角楔形，在垂直入射的情况下，模拟得到了电磁波磁场不同方向激发下的负折射现象。　　 4.利用金属纳米线尖端之间的空隙作为波导传播电磁能量。金属线尖端之间的距离可以远小于电磁波长，从而能量被局域在波长几十分之一的尺寸内，在这种金属纳米线阵列中实现了亚波长能量传输；求出不同波导中电磁波传播的色散关系，得到了亚波长波导中电磁波传输的截止频率。