近年來，科學家們發現，除金剛石、石墨外，還有一些新的以單質形式存在的碳。其中發現較早並已在研究中取得重要進展的是C60分子。　　C60分子是一種由60個碳原子構成的分子，它形似足球，因此又名足球烯。（C60這種物質是由C60分子組成的，而不是由原子構成的。）　　C60是單純由碳原子結合形成的穩定分子，它具有60個頂點和32個面，其中12個為正五邊形，20個為正六邊形。其相對分子質量約為720。　　處於頂點的碳原子與相鄰頂點的碳原子各用近似於sp2雜化軌道重疊形成σ鍵，每個碳原子的三個σ鍵分別為一個五邊形的邊和兩個六邊形的邊。碳原子雜化軌道理論計算值為sp2.28，每個碳原子的三個σ鍵不是共平面的，鍵角約為108°或120°，因此整個分子為球狀。每個碳原子用剩下的一個p軌道互相重疊形成一個含60個π電子的閉殼層電子結構，因此在近似球形的籠內和籠外都圍繞著π電子雲。分子軌道計算表明，足球烯具有較大的離域能。C60具有金屬光澤，有許多優異效能，如超導、強磁性、耐高壓、抗化學腐蝕、在光、電、磁等領域有潛在的應用前景。　　碳奈米管是典型的富勒烯，又稱巴基管，是一種管狀結構的碳原子簇，直徑約幾奈米，長約幾微米。據理論計算，碳奈米管纖維的強度是鋼的100倍，而質量僅為鋼的1/7，如果能做成碳纖維，將是理想的輕質高強度材料。碳奈米管還具有極強的儲氣能力，可以在燃料電池儲氫裝置上。