結構生物化學/碳奈米材料
碳奈米材料主要有四種類型：石墨烯（二維苯環片），碳奈米管（可以看作是捲起來的石墨烯片），富勒烯（零維球形），以及金剛石型碳。
這些材料的性質總結在下面的表格中。
下圖顯示的是石墨烯。它是由完全對齊的苯環組成的。碳碳鍵長約為1.41埃，非常小。石墨烯中很少有雜質存在。
石墨烯是完美的導體。從下圖可以看出，石墨烯具有理想化的態密度。HOMO（最高佔據分子軌道）和LUMO（最低未佔據分子軌道）之間沒有能隙，使得電子可以很容易地從HOMO躍遷到LUMO，從而使其成為完美的導體。石墨烯的單位六邊形晶胞包含兩個碳原子，面積為0.052 nm^2。因此我們可以計算出它的密度為0.77 mg/m^2。1 m^2 石墨烯的強度非常高。一塊重量不到1毫克的1 m^2石墨烯可以承受大約4公斤的物體，才有可能斷裂。
碳奈米管可以被想象成“捲起來的”石墨烯片。不同的捲曲方向，也就是不同的手性，決定了碳奈米管的導電性。根據手性，碳奈米管可以分為三種類型：扶手型奈米管，鋸齒型奈米管和手性型奈米管。
(n,m) 代表石墨烯結構的單位向量。鋸齒型奈米管的單位向量為 (n,0)，扶手型奈米管的單位向量為 (n,n)，手性型奈米管的單位向量為 (n,m)。
上圖說明了手性如何影響碳奈米管的導電效能。如果 n - m = 3q，其中q為整數，則該奈米管是導電的。否則，該奈米管是半導體的。
從上圖可以看出，圖a表示導電奈米管的能帶結構，圖b表示半導體奈米管的能帶結構。在圖a中，能帶結構中明顯沒有能隙，使得電子很容易從較低的分子軌道躍遷到較高的分子軌道，從而導電。然而，在圖b中的半導體奈米管中，在能量約為-1到1單位的範圍內明視訊記憶體在能隙，使得電子難以躍遷。
Tao, Andrea. Lecture 7. University of California, San Diego, La Jolla. 14 Oct. 2010.