Fulơren, ống nano cacbon, lá graphen
Kỳ trước chúng ta đã nói đến graphen có thể hình dung như là lá mỏng nhất được bóc tách ra từ graphit. Ở lá graphen, mỗi nguyên tử cacbon có ba mối liên kết cộng hoá trị nằm cân đối trong mặt phẳng, góc giữa hai mối liên kết kề nhau là 120 0. Mỗi mối liên kết như vậy lại hết nối với một nguyên tử cacbon (để cộng hoá trị) nên quanh một nguyên tử cacbon có ba nguyên tử cacbon khác, cứ như vậy tạo thành mạng lưới phẳng. Đó là graphen gồm các nguyên tử cacbon nằm theo hình tổ ong sáu cạnh tương đối khó xé rách vì liên kết cộng hoá trị là liên kết rất mạnh.
Xét về lịch sử thì hai dạng tinh thể của cacbon là kim cương và graphit đã được biết từ gần trăm năm trước, graphit có cấu trúc gồm các lớp dễ trượt lên nhau cũng đã được biết từ lâu.
1. Fulơren (fullerene)
Nhưng vào khoảng những năm 1960 khi nghiên cứu những mối liên kết của cacbon trong cấu tạo các phân tử, đặc biệt là các phân tử chất cho mùi thơm, người ta mới lập luận là do có các mối liên kết cộng hoá trị đặc biệt, các nguyên tử cacbon có thể liên kết với nhau tạo ra các phân tử lớn cacbon có dạng như cái lồng. Đến năm 1985 trong thiết bị tạo ra các chùm phân tử do giáo sư Rick Smalley thiết kế, các nhà khoa học mới quan sát thấy thực sự có các đại phân tử cacbon dạng cái lồng. Cụ thể là cả cái lồng gồm 60 nguyên tử, kết nối với nhau theo các hình lục giác kiểu như lá graphen nhưng gói lại như mặt ngoài của quả bóng đá. Khi gói lại như vậy một số hình lục giác bị co lại chuyển thành hình ngũ giác (5 góc hay 5 cạnh). Người ta gọi đại phân tử này là C 60. Ở Mỹ trước đây có kiến trúc sư Buckminster Fuller đã thiết kế ngôi nhà kính to để lấy ánh sáng tự nhiên mặt ngoài là các đa giác khung nhôm lợp kính. Do ngoại hình tương tự nên người ta gọi phân tử C 60là fulơren (fullerene) có khi còn gọi là quả bóng Bucky (Bucky ball). Các nhà khoa học tìm ra fulơren đã được trao tặng giải Nobel hoá học năm 1996.
Vì cấu tạo gồm toàn nguyên tử nhẹ cacbon, liên kết với nhau toàn là bằng liên kết mạnh cộng hoá trị, lại có dạng hình cầu rỗng (khoảng cách giữa các nguyên tử cỡ từ 0,14 nanomet đường kính quả cầu cỡ 0,45 nanomet) nên fulơren C 60xem như quả cầu nhỏ nhất, nhẹ nhất, cứng nhất.
Về sau người ta còn tìm thấy các phân tử C 70, C 76, C 84, C 90, C 94… cơ bản cũng có cấu trúc như cái lồng nhưng to hơn, không thật gần hình cầu như C 60 đều gọi là fulơren.
Việc phát hiện ra fulơren đã gây chấn động trong khoa học vì không ai ngờ là một nguyên tố rất quen thuộc cacbon từ hàng trăm năm nay chỉ biết có hai dạng tinh thể là kim cương và graphit nay lại biết thêm một dạng tinh thể nữa là fulơren. Nhưng quan trọng hơn là do những tính chất lý hoá rất đặc biệt của fulơren, các nhà khoa học thấy có rất nhiều khả năng ứng dụng. Thí dụ có thể dùng fulơren như những hòn bi lăn chống ma sát, tức là một cách bôi trơn khô cực kỳ tinh vi, có thể dùng được cho cả môi trường chân không. Nhưng một hướng rất có triển vọng là dùng fulơren như một cái lồng để mang được chất đưa vào cơ thể, ngăn chặn được một số virus nguy hiểm như HIV. Fulơren cũng đã được nghiên cứu để từ đó làm ra màng kim cương nhân tạo…
2. Ống nano cacbon
Trong khi người ta đổ xô nghiên cứu về fulơren và ứng dụng vì đó là vật liệu quá mới, nguyên liệu rất dễ kiếm thì năm 1991 Sumio Lijma làm việc ở hãng NEC (Nhật) trong khi theo dõi các loại bụi trong bình kín để chế tạo fulơren theo cách phóng điện hồ quang trong khí trơ với các điện cực than (cacbon) lại phát hiện thấy có những tinh thể nhỏ dạng như cái ống rỗng đường kính ống vào cỡ 1,4 nanomet còn dài có thể đến micromet, thậm chí milimet. 
Khi ống nano cacbon đang được phát triển rất mạnh mẽ trong nghiên cứu cơ bản cũng như trong ứng dụng, các nhà khoa học thấy rằng fulơren cũng như ống nano cacbon có những đặc tính kỳ diệu như vậy căn nguyên cũng là từ lá graphen mà ra. Tại sao ta không chế trực tiếp lá graphen và đưa ra ứng dụng? Vấn đề này thực tế lại rất khó vì lá graphen chỉ dày một lớp nguyên tử, có hình thành ra thì tuy không dễ tách nhưng vì mỏng quá nên dễ gãy gấp vo viên lại thành vô định hình. 
