结构生物化学/碳纳米材料
碳纳米材料主要有四种类型：石墨烯（二维苯环片），碳纳米管（可以看作是卷起来的石墨烯片），富勒烯（零维球形），以及金刚石型碳。
这些材料的性质总结在下面的表格中。
下图显示的是石墨烯。它是由完全对齐的苯环组成的。碳碳键长约为1.41埃，非常小。石墨烯中很少有杂质存在。
石墨烯是完美的导体。从下图可以看出，石墨烯具有理想化的态密度。HOMO（最高占据分子轨道）和LUMO（最低未占据分子轨道）之间没有能隙，使得电子可以很容易地从HOMO跃迁到LUMO，从而使其成为完美的导体。石墨烯的单位六边形晶胞包含两个碳原子，面积为0.052 nm^2。因此我们可以计算出它的密度为0.77 mg/m^2。1 m^2 石墨烯的强度非常高。一块重量不到1毫克的1 m^2石墨烯可以承受大约4公斤的物体，才有可能断裂。
碳纳米管可以被想象成“卷起来的”石墨烯片。不同的卷曲方向，也就是不同的手性，决定了碳纳米管的导电性。根据手性，碳纳米管可以分为三种类型：扶手型纳米管，锯齿型纳米管和手性型纳米管。
(n,m) 代表石墨烯结构的单位矢量。锯齿型纳米管的单位矢量为 (n,0)，扶手型纳米管的单位矢量为 (n,n)，手性型纳米管的单位矢量为 (n,m)。
上图说明了手性如何影响碳纳米管的导电性能。如果 n - m = 3q，其中q为整数，则该纳米管是导电的。否则，该纳米管是半导体的。
从上图可以看出，图a表示导电纳米管的能带结构，图b表示半导体纳米管的能带结构。在图a中，能带结构中明显没有能隙，使得电子很容易从较低的分子轨道跃迁到较高的分子轨道，从而导电。然而，在图b中的半导体纳米管中，在能量约为-1到1单位的范围内明显存在能隙，使得电子难以跃迁。
Tao, Andrea. Lecture 7. University of California, San Diego, La Jolla. 14 Oct. 2010.