Nanobuisjes vervaardigd van koolstof zijn een vorm van nanotechnologie welke tegenwoordig veelvuldig gebruikt worden voor allerhande verschillende doeleinden, waaronder elektronica, optica, diverse nieuwe soorten materialen en uiteraard binnen de nanotechnologie. Koolstof nanobuisjes worden in het Engels carbon nanotubes of CNT genoemd, vallen onder de groep fullerenen en zijn één van de allotropen van koolstof. Een nanobuisje van koolstof is in feite een opgerold laagje grafeen dat vanbinnen hol is, en dat een lengte kan hebben welke velen tienduizenden malen groter is dan de diameter van het buisje. Het is dus een ontzettend sterk en tegelijkertijd lichtgewicht materiaal.
Fullerenen
Een molecuul welke in zijn geheel bestaat uit koolstof en de vorm heeft van een holle buis, bol of ellipsoïde noemt men een fullereen. Is een fullereen bolvormig dan krijgt hij doorgaans de naam “buckyball”, maar is hij cilindrisch dan noemt men hem “buckytube” of “nanotube”.
Wat betreft de structuur lijken fullereren sterk op grafiet. Grafiet bestaat namelijk uit een verbonden laag van zeshoekige ringen. Fullereren bevatten naast deze zeshoekige ringen echter ook vijfhoekige en soms zelfs zevenhoekige ringen. Deze variatie voorkomt een vlakke laag, gezien vijfhoeken niet de mogelijkheid hebben aangrenzend te zijn.
C60, ook wel buckminsterfullereen is het kleinste fullereen zonder de aangrenzende vijfhoeken. Dit fullereen heeft een afgeknotte icosaëder als structuur. Dit lijkt nog het meest op een voetbal welke is opgebouwd uit twaalf vijfhoeken en een twintigtal zeshoeken. Op elke hoek van de zeshoeken zit een koolstofatoom welke verbonden wordt door een koolstofverbinding.
Allotropen
Wanneer er van 1 chemisch element binnen de vaste aggregatietoestanden meerdere fysische verschijningsvormen (allotropen) bestaan, noemt men dat allotropie. Bij enkelvoudige vaste stoffen is dit het gevolg van een verscheidenheid in kristalstructuur welke ontstaat bij hoge druk of temperaturen. Koolstof is een voorbeeld van een stof waarbij verschillende vormen mogelijk zijn, namelijk als diamant, grafiet, fulleriet, fullerenen en amorfe koolstof.