我国著名化学家徐光宪院士说：“化学是不断发明和制造对人类更有用的物质的科学”。在分子一原子层面上改变原子的排列方式就可以创造新物质。
石墨在超高压和高温的条件下某些碳原子(方框中的碳原子a受到挤压，西出到间的空间中，与上一层正六边形的碳原子形成正四面体的排列形式，就得到金刚石(方框中的碳原子a对应的石墨中的碳原子a)。
1985年，英国化学家克罗托发现C60 ， 提出C60是由12个正五边形和20个正六边形构成封闭的完美对称的笼状分子，由于C60分子的形状和结构酷似英国式足球，所以又被形象地称为“足球烯”，C60在常温下是紫红色晶体，具有金属光泽。
1991年，日本科学家发现了碳纳米管，它是碳原子以正六边形排列而成的管状结构，直径一般为几纳米到几十纳米。碳纳米管的管状结构决定了它的弹性和弯曲性都比较优异，可制作金属催化剂载体，作为贮氢材料制作燃料电池等，碳纳米管还可用于纳米机器人、计算机芯片等前沿领域。
2004年，英国科学家成功制得石墨烯，这种碳单质的碳原子是以正六边形紧密排列的单层结构石墨烯具有很多优异性能：比表面积大、透光率高、导电性强、机械性能优异等，使石墨烯在透明电极、太阳能电池、传感器、手机屏幕、电脑触摸屏等方面有着良好的应用前景。
科学家在一定条件下可以选取石墨烯片段包裹成足球烯，也可以将片段卷起来得到碳纳米管。
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