کربن یکی از عناصر فراوان در طبیعت است. خواص شیمیایی و فیزیک این عنصر همواره مورد توجه بوده و در سال‌های اخیر با توسعه فناوری نانو توجه ویژه‌ای به آن می‌شود. در کلی‌ترین دسته‌بندی چهار نوع ساختار برای قرار گرفتن اتم‌های کربن کنار هم کشف شده است که عبارتند از: گرافیت (گرافیت نا‌خالص در مغز مداد استفاده می‌شود)، الماس (کاربرد‌های بسیاری دارد از جمله برای برش شیشه استفاده می‌شود)، نانولوله‌های کربنی و باکی‌بال (این دو ترکیب مربوط به فناوری نانو هستند از جمله خواص آنها استحکام و هدایت الکتریکی بسیار بالا و وزن بسیار کم).
اتم‌های کربن چهار ظرفیتی
هستند و در ساختار ایده‌آل که فقط از اتم‌های کربن ساخته شده، کنار هم
قرار میگیرند و ساختار شش ضلعی مانند تصویر زیر ایجاد می‌کنند. پیوند بین
اتم‌های کربن در این ساختار کوالانسی است. این ساختار ورقه‌ای با نام
«لایه‌ی گرافیت» شناخته می‌شود.
این
لایه‌های گرافیتی با پیوندهای واندروالسی طولانی‌تری نسبت به پیوندهای
کوالانسی فوق به هم قفل شده‌اند. علت نرمی گرافیت دقیقاً به هم دلیل است و
در واقع مغز مداد از لایه‌های گرافیت ساخته شده و با کشیده شدن ساختار آن
روی کاغذ (سطح زبر) این لایه‌ها از هم جرا شده و به صفحه کاغذ می‌چسبند.
در علم نانو از همین ساختار شش ضلعی گرافیتی استفاده می‌شود. برای ساخت نانولوله‌های کربنی یک لایه‌ی گرافیت را لوله می‌کنند و بر اساس جهت لوله شدن سه نوع نانو لوله‌ی کربنی داریم:
۱. صندلی راحتی
۲. زیگزاگ
۳. نامتقارن
نوع صندلی راحتی
در این حالت اتم‌های ابتدای صفحه گرافیتی را به انتهای آن به شکل زیر با لوله کردن متصل می‌کنیم:
نوع زیگزاکبرای ساختن نوع زیگزاک نانولوله‌های کربنی مطابق شکل زیر اتم‌ها را در راستای افقی (ستون به ستون) لوله می‌کنیم:
نوع نامتقارندر این حالت نانو لوله‌های کربنی به شکل زیر از لوله کردن لایه‌های گرافیتی ساخته می‌شوند:
در علم نانو از همین ساختار شش ضلعی گرافیتی استفاده می‌شود. برای ساخت نانولوله‌های کربنی یک لایه‌ی گرافیت را لوله می‌کنند و بر اساس جهت لوله شدن سه نوع نانو لوله‌ی کربنی داریم:
۱. صندلی راحتی
۲. زیگزاگ
۳. نامتقارن
نوع صندلی راحتی
در این حالت اتم‌های ابتدای صفحه گرافیتی را به انتهای آن به شکل زیر با لوله کردن متصل می‌کنیم:
نوع زیگزاکبرای ساختن نوع زیگزاک نانولوله‌های کربنی مطابق شکل زیر اتم‌ها را در راستای افقی (ستون به ستون) لوله می‌کنیم:
نوع نامتقارندر این حالت نانو لوله‌های کربنی به شکل زیر از لوله کردن لایه‌های گرافیتی ساخته می‌شوند: