Umfasst nanostrukturierte kohlenstoffbasierte Materialien wie Fullerenen, Kohlenstoffnanoröhren, Graphen und Nanodiamanten. Ihre Eigenschaften resultieren aus sp²/sp³-Hybridisierung, hoher spezifischer Oberfläche, Anisotropie und Quanteneffekten. In der Werkstoffwissenschaft werden sie als Verstärkungsphasen, leitfähige Netzwerke, Barriereschichten, Katalysatorträger oder aktive Elektrodenmaterialien in Verbundwerkstoffen, Energiespeichern, Sensoren und Elektronik genutzt.