Οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι ένα σχετικά νέο αλλοτρόπο του άνθρακα. Αποτελούνται από άτομα άνθρακα συνδεδεμένα σε σχήμα σωλήνα, άλλοτε ως νανοσωλήνες άνθρακα ενός τοιχώματος και άλλοτε ως νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων. Αν και πιθανότατα έχουν συντεθεί σε μικρές ποσότητες και έχουν παρατηρηθεί από την εφεύρεση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης το 1938, η σημερινή δημοτικότητά τους προκύπτει από μια εργασία που δημοσιεύτηκε από τον Ιάπωνα φυσικό Sumio Iijima το 1991. Μεγάλο μέρος της σύγχρονης βιβλιογραφίας για το θέμα εσφαλμένα πιστώνει Iijima με την ανακάλυψή τους.
Οι νανοσωλήνες θεωρούνται μέρος της οικογένειας των φουλερενίων, της οποίας τα buckyball είναι ένα άλλο μέλος. Ενώ είναι άτομα άνθρακα σε σχήμα κυλίνδρου, τα buckyball είναι διατεταγμένα σε μια μπάλα.
Οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν πολλές αξιοσημείωτες ιδιότητες τις οποίες οι επιστήμονες μόλις αρχίζουν να εκμεταλλεύονται. Πρώτα απ ‘όλα, είναι εξαιρετικά ισχυρά, ίσως ένα από τα ισχυρότερα υλικά που είναι ακόμη και θεωρητικά δυνατό. Αν και οι σωλήνες έχουν πλάτος μόνο περίπου ένα νανόμετρο, μπορεί να είναι πολύ μεγάλοι σε σύγκριση με το πλάτος τους, μια χρήσιμη ιδιότητα για αντοχή.
Αν και οι μακρύτεροι νανοσωλήνες που έχουν συντεθεί σήμερα έχουν μήκος μόνο μερικά εκατοστά, η έρευνα συνεχίζεται για να τους μακρύνει και όταν το «νανοσωλήνιο άνθρακα» κυκλοφορήσει στην αγορά, θα είναι η ισχυρότερη διαθέσιμη ίνα. Η ίνα είναι τόσο ισχυρή που είναι η μόνη ίνα που θα μπορούσε να περιστραφεί σε διαστημικό ανελκυστήρα (μια ουράνια γέφυρα που συνδέει ένα αντίβαρο σε γεωσύγχρονη τροχιά με μια θέση στο έδαφος) χωρίς να σπάσει. Πρόσφατα, έχουν προταθεί ως δομικό υλικό για πανοπλία τόσο ισχυρή που οι σφαίρες αναπηδούν αμέσως από πάνω της.
Οι νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος είναι εξαιρετικοί αγωγοί και πολλές εταιρείες υπολογιστών αναπτύσσουν τρόπους να τους χρησιμοποιούν σε υπολογιστές. Η χρήση τους θα επιτρέψει στη βιομηχανία υπολογιστών να δημιουργήσει υπολογιστές πιο ισχυρούς από αυτούς που μπορούν να κατασκευαστούν με τη συμβατική μέθοδο της φωτολιθογραφίας.
Οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι ικανοί για βαλλιστική μεταφορά ηλεκτρονίων, που σημαίνει ότι είναι εξαιρετικοί αγωγοί προς την κατεύθυνση του σωλήνα. Αυτό οδήγησε να προταθούν ως το ιδανικό δομικό υλικό για την επόμενη γενιά τηλεοράσεων, αν και οι βελτιώσεις των LCD, συμπεριλαμβανομένων των OLCD, το καθιστούν απίθανο στο εγγύς μέλλον.