*钻石（Diamond，金刚石）

是在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质，可作为工艺品和工业中的切割工具。

*蓝丝黛尔石（Lonsdaleite，六角金刚石）

为流星上的石墨在坠入地球时所形成。撞击时的巨大压力及热量改变石墨构形形成金刚石，却又保留了石墨的平行六边形晶格，并构成了立方的六方晶格。是世界上最坚硬的一种晶体。

*石墨 (Graphite)

一种最软的矿物，可用于制造铅笔芯和润滑剂。

*石墨烯（Graphene，单原子层石墨）

是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，很可能会成为硅的替代品，也非常适合作为透明电子产品的原料。

*富勒烯（Fullerenes，也被称为巴基球或足球烯）

富勒烯与石墨结构类似，但石墨的结构中只有六元环，而富勒烯中可能存在五元环。富勒烯类化合物在抗HIV、酶活性抑制、切割DNA、光动力学治疗等方面有独特的功效。

*直链乙炔碳（Linear Acetylenic Carbon，也称卡拜（Carbyne）、线型碳（Linear carbon））

具有-(C三C)n-类型的结构，每个碳都是sp杂化，碳碳单键和三键交替。这种类型卡拜的杨氏模量是金刚石的40倍，是很好的纳米材料。

*无定形碳（Amorphous，内部结构是石墨）

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，其余主要成分都是单质碳。用途极为广泛，日常生活和工农业生产中常用到无定形碳。

*碳纳米管（carbon nanotubes，巴基管）

一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。

*汞黝矿结构（Schwarzite）

由于有七边形的出现，六边形层被扭曲到“负曲率”鞍形中的假想结构。

*纤维碳（Filamentous carbon）

小片堆成长链而形成的纤维。

*碳气凝胶（Carbon aerogels）

密度极小的多孔结构，类似于熟知的硅气凝胶。

*碳纳米泡沫（Carbon nanofoam）

蛛网状，有分形结构，密度是碳气凝胶的百分之一，有铁磁性。

最常见的两种单质是高硬度的钻石和柔软滑腻的石墨，它们晶体结构和键型都不同。金刚石每个碳都是四面体4配位，类似脂肪族化合物；石墨每个碳都是三角形3配位，可以看作无限个苯环稠合起来。

碳同素异形体系统横跨完全极端且十分不同的范围。