Nanotuburile de carbon sunt un alotrop relativ nou al carbonului. Ele constau din atomi de carbon legați într-o formă de tub, uneori ca nanotuburi de carbon cu un singur perete și uneori ca nanotuburi de carbon cu mai mulți pereți. Deși probabil că au fost sintetizate în cantități mici și observate de la inventarea microscopului electronic cu transmisie în 1938, popularitatea lor actuală decurge dintr-o lucrare publicată de fizicianul japonez Sumio Iijima în 1991. O mare parte a literaturii moderne despre acest subiect este în mod eronat îi atribuie lui Iijima descoperirea lor.
Nanotuburile sunt considerate o parte a familiei fullerene, din care buckyballs sunt alți membri. În timp ce sunt atomi de carbon în formă de cilindru, buckyballs sunt aranjate într-o bilă.
Nanotuburile de carbon au multe proprietăți remarcabile pe care oamenii de știință abia încep să le exploateze. În primul rând, sunt extrem de rezistente, probabil unul dintre cele mai rezistente materiale care este posibil chiar și teoretic. Deși tuburile au doar aproximativ un nanometru lățime, pot fi foarte lungi în comparație cu lățimea lor, o proprietate utilă pentru rezistență.
Deși cele mai lungi nanotuburi care au fost sintetizate astăzi au doar câțiva centimetri lungime, cercetările sunt în desfășurare pentru a le face mai lungi, iar atunci când „coarda de nanotuburi de carbon” va ajunge pe piață, va fi cea mai puternică fibră disponibilă. Fibra este atât de puternică încât este singura fibră care ar putea fi transformată într-un ascensor spațial (un pod ceresc care conectează o contragreutate pe orbită geosincronă de o poziție pe sol) fără a se rupe. Recent, ele au fost propuse ca material de construcție pentru armuri atât de puternice încât gloanțele sară imediat din ea.
Nanotuburile de carbon cu un singur perete sunt conductori excelente, iar multe companii de calcul dezvoltă modalități de a le utiliza în computere. Utilizarea lor va permite industriei de calcul să creeze computere mai puternice decât cele care pot fi fabricate prin metoda convențională de fotolitografie.
Nanotuburile de carbon sunt capabile de transport balistic de electroni, ceea ce înseamnă că sunt conductori excelenți în direcția tubului. Acest lucru le-a determinat să fie propuși ca material de construcție ideal pentru următoarea generație de televizoare, deși îmbunătățirile LCD-urilor, inclusiv OLCD, fac acest lucru puțin probabil în viitorul apropiat.