Uhlík se v přírodě vyskytuje ve dvou základních modifikacích - jako grafit a jako diamant. Během posledních let však byly laboratorně připraveny další modifikace. Zajímavé jsou sférické molekuly složené buď z pěti nebo šesti šestičlenných kruhů atomů uhlíku označované jako fullereny. Objev a studium této formy uhlíku přinesly v roce 1996 Nobelovu cenu Robertu F. Curlovi, Richardu E. Smalleymu a Haroldu W. Krotoovi. Z uhlíku pak začaly být uměle vyráběné nanotrubice. Jde o trubičky složené z atomů uhlíku o tloušťce pouhých několika nanometrů. A v neposlední řadě byl objeven nejpevnější materiál - grafen, který přinesl letos Nobelovu cenu Geimovi a Novoselovi. Tvoří jej rovinná síť vzájemně propojených atomů uhlíku uspořádaných do tvaru šestiúhelníků v jediné vrstvě. Jenomže vědci mají další představy o tom jak by mohly být ještě jinak uspořádány atomy uhlíku. Počítačovou simulací dokázali najít strukturu uhlíku, která je tvrdší než diamant.
Fyzikové ze Stanfordu podrobili grafit tlaku až 170 GPa a přitom za běžné teploty pořizovali rentgenovou difrakcí snímky materiálu. Objevili tak už v roce 2003 průhledný materiál o větší tvrdosti než má diamant, ale neznali jeho strukturu. Vědcům z čínské univerzity v Nankai se nyní podařilo počítačovou simulací odhalit energeticky nejvýhodnější uspořádání atomů uhlíku.do čtveřic uspořádaných v rovině do čtverců. Čtveřice atomů jsou pak propojeny s dalšími vrstvami takových čtverců dalšími krátkými vazbami. Tato forma uhlíku je zatím označována bct-uhlík. Podle potvrzení japonských vědců se jedná o materiál, který je dokonce o 17 % tvrdší než nejtvrdší přírodní nerost diamant.
