Kohlenstoff ist ein so genanntes polymorphes Element, das in verschiedenen Zustandsformen, oder Modifikationen, auftreten kann: Bei identischer chemischer Zusammensetzung können die Atome von Feststoffen räumlich unterschiedlich angeordnet sein und so Materialien mit gänzlich anderen Eigenschaften hervorbringen. Im Diamant etwa, dem härtesten natürlich vorkommenden Stoff, bilden die Kohlenstoffatome ein kubisches (würfelförmiges) Kristallgitter. Weiches Graphit hingegen besteht aus regelmäßigen Kohlenstoffsechsecken in nur locker miteinander verbundenen, waben­artigen Schichten. Neben diesen beiden prominenten Vertretern der Kohlenstofffamilie gibt es weitere, exotischere Modifikationen: Fünf- und Sechsecke aus Kohlenstoff können sich zu winzigen Röhrchen (Nanotubes) oder käfigartigen Strukturen arrangieren, die Miniaturfußbällen gleichen (Fullerene). Zudem ist den letzten Jahren eine zweidimensionale Variante des Graphits in den Fokus der Wissenschaft gerückt: Graphen, ein Kohlenstoffatom dicke Folien mit Wabenmuster ...