متامتریال‏ها ساختارهای پریودیک یا غیرپریودیک از المان‏های مصنوعی هستند که ویژگی‏های آنها هم به پارامترهای الکتریکی زیرلایه و هم به شکل سلول واحد وابسته است. اخیراً متامتریال‏ها به صورت گسترده‏ای در باند فرکانسی تراهرتز، استفاده شده‏اند. ناحیه تراهرتز که معمولاً محدوده فرکانسی 3/0 تا 10 تراهرتز را شامل می‏شود، دارای ویژگی‏های بسیار جالب و منحصر به فردی است و لذا قابلیت استفاده در کاربردهای مختلف پزشکی، صنعتی، امنیتی و دارویی را دارا می‏باشد. در این پایان‏نامه، پس از بررسی اجمالی متامتریال‏ها و کاربردهایشان، یک روش نیمه‏تحلیلی بسیار کارآمد بر اساس روش ممان پریودیک، جهت تحلیل ساختارهای پریودیک صفحه‏ای و غیر صفحه‏ای در فضای آزاد و در محیط چندلایه مورد استفاده قرار گرفته است. پس از آن از ترکیب یک روش بهینه‏سازی با روش ممان پریودیک جهت دستیابی به ساختارهای متامتریال مناسب برای کاربردهای سنسوری در محدوده مایکرویو و تراهرتز، استفاده شده است. به سبب نرخ کند همگرایی سری‏هایی که برای تبدیل مولفه‏های غیرپریودیک به پریودیک به کار می‏روند، از تکنیک‏های سرعت‏دهی استفاده شده است. در همه مثال‏ها، نتایج شبیه‏سازی با نرم‏افزار hfss مقایسه شده است. نهایتاً یکی از ساختارهای بهینه طراحی‏شده، ساخته شده و نتایج آن با روش ممان پریودیک مقایسه شده است.