Los átomos de carbono pueden unirse entre sí de diferentes maneras y formar sustancias con propiedades muy distintas. En el diamante, los átomos constituyen una red tridimensional que se extiende a lo largo de todo un cristal. Esta disposición hace que el diamante sea la sustancia más dura que existe en la naturaleza. El grafito está formado por capas de carbono compuestas por anillos hexagonales de átomos. Las capas se pueden deslizar una sobre otra, por lo que el grafito puede incluso utilizarse como lubricante. En los fullerenos, los átomos se unen para formar superficies esféricas o cilíndricas. El fullereno C60 está compuesto por 60 átomos de carbono que forman un ‘globo’ constituido por 20 hexágonos y 12 pentágonos. Sólo ahora se están empezando a descubrir las propiedades de los fullerenos debidas a su inusual estructura.