碳同素異形體

定義

碳同素異形體指的是元素碳的同素異形體，即純碳元素所能構成的各種不同的分子結構。

*鑽石（Diamond，金剛石）

是在地球上發現的眾多天然存在中最堅硬的物質，可作為工藝品和工業中的切割工具。

*藍絲黛爾石（Lonsdaleite，六角金剛石）

為流星上的石墨在墜入地球時所形成。撞擊時的巨大壓力及熱量改變石墨構形形成金剛石，卻又保留了石墨的平行六邊形晶格，並構成了立方的六方晶格。是世界上最堅硬的一種晶體。

*石墨(Graphite)

一種最軟的礦物，可用於製造鉛筆芯和潤滑劑。

*石墨烯（Graphene，單原子層石墨）

是一種只有一個原子層厚度的準二維材料，發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，很可能會成為矽的替代品，也非常適合作為透明電子產品的原料。

*富勒烯（Fullerenes，也被稱為巴基球或足球烯）

富勒烯與石墨結構類似，但石墨的結構中只有六元環，而富勒烯中可能存在五元環。富勒烯類化合物在抗HIV、酶活性抑制、切割DNA、光動力學治療等方面有獨特的功效。

*直鏈乙炔碳（Linear Acetylenic Carbon，也稱卡拜（Carbyne）、線型碳（Linear carbon））

具有-(C三C)n-類型的結構，每個碳都是sp雜化，碳碳單鍵和三鍵交替。這種類型卡拜的楊氏模量是金剛石的40倍，是很好的納米材料。

*無定形碳（Amorphous，內部結構是石墨）

一般指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。除骨炭含碳在10%左右以外，其餘主要成分都是單質碳。用途極為廣泛，日常生活和工農業生產中常用到無定形碳。

*碳納米管（carbon nanotubes，巴基管）

一維納米材料，重量輕，六邊形結構連線完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。

*汞黝礦結構（Schwarzite）

由於有七邊形的出現，六邊形層被扭曲到“負曲率”鞍形中的假想結構。

*纖維碳（Filamentous carbon）

小片堆成長鏈而形成的纖維。

*碳氣凝膠（Carbon aerogels）

密度極小的多孔結構，類似於熟知的矽氣凝膠。

*碳納米泡沫（Carbon nanofoam）

蛛網狀，有分形結構，密度是碳氣凝膠的百分之一，有鐵磁性。

最常見的兩種單質是高硬度的鑽石和柔軟滑膩的石墨，它們晶體結構和鍵型都不同。金剛石每個碳都是四面體4配位，類似脂肪族化合物；石墨每個碳都是三角形3配位，可以看作無限個苯環稠合起來。

碳同素異形體系統橫跨完全極端且十分不同的範圍。