纳米碳管(Carbon nanotube)是1991年才被发现的一种碳结构（图1）。理想纳米碳管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体。石墨烯的片层一般可以从一层到上百层，含有一层石墨烯片层的称为单壁纳米碳管(Single walled carbon nanotube, SWNT)，多于一层的则称为多壁纳米碳管( Multi-walled carbon nanotube, MWNT)（图2，3）。 单壁纳米碳管的直径一般为1－6nm，最小直径大约为0.5nm，与C₃₆分子的直径相当, 但单壁纳米碳管的直径大于6nm以后特别不稳定，会发生单壁纳米碳管管的塌陷，长度则可达几百纳米到几个微米。因为单壁纳米碳管的最小直径与富勒烯分子类似，故也有人称其为巴基管或富勒管。 多壁纳米碳管的层间距约为0.34纳米，直径在几个纳米到几十纳米，长度一般在微米量级，最长者可达数毫米。由于纳米碳管具有较大的长径比，所以可以把其看成为准一维纳米材料。
    纳米碳管中的碳原子以sp²杂化，但是由于存在一定曲率所以其中也有一小部分碳属sp³杂化。在不考虑手性的情况下， 单壁纳米碳管可以由两个参量完全确定（直径和螺旋角或两个表示石墨烯的指数（n,m）或者螺旋向量Cn和垂直向量T〕，参见图3， 多壁纳米碳管则需要三个以上的参数表示。