أشكال الكربون المتآصلة

يتميز الكربون بقدرته على تكوين العديد من المتآصلات (أشكال مختلفة بنيويًا لنفس العنصر) نظرًا لتكافؤه الرباعي . ومن أشهر أشكال الكربون الماس والجرافيت . وفي العقود الأخيرة، تم اكتشاف ودراسة العديد من المتآصلات الأخرى، بما في ذلك أشكال كروية مثل البكمينستر فوليرين، وصفائح مثل الجرافين . وتشمل البنى الأكبر حجمًا للكربون الأنابيب النانوية ، والبراعم النانوية، ونقاط الكربون الكمومية، والأشرطة النانوية . كما توجد أشكال أخرى غير عادية للكربون عند درجات حرارة عالية جدًا أو ضغوط شديدة. ويُعرف حوالي 500 متآصل افتراضي ثلاثي الأبعاد للكربون حتى عام 2016. ، وفقًا لقاعدة بيانات سامارا لأشكال الكربون المتآصلة (SACADA). ^{[ 1 ]}

في ظل ظروف معينة، يمكن العثور على الكربون في صورته الذرية. ويمكن تكوينه عن طريق تبخير الجرافيت، أو بتمرير تيارات كهربائية عالية لتكوين قوس كربوني تحت ضغط منخفض للغاية. وهو شديد التفاعل، ولكنه منتج وسيط يُستخدم في تكوين الكاربينات . ^{[ 2 ]}

يمكن أيضاً العثور على الكربون ثنائي الذرة في ظل ظروف معينة. وغالباً ما يتم الكشف عنه بواسطة التحليل الطيفي في الأجرام السماوية خارج الأرض، بما في ذلك المذنبات وبعض النجوم . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

الألماس أحد أشكال الكربون المعروفة. صلابته ، ومعامل انكساره العالي للغاية ، وقدرته العالية على تشتيت الضوء ، تجعله مفيدًا في التطبيقات الصناعية وصناعة المجوهرات. يُعد الألماس أصلب المعادن الطبيعية المعروفة ، مما يجعله مادة كاشطة ممتازة، ويحافظ على لمعانه وبريقه بشكل استثنائي. لا توجد مادة طبيعية معروفة قادرة على قطع الألماس أو خدشه، باستثناء الألماس نفسه. وفي صورة الألماس، يُعد الكربون من أغلى العناصر.

يتميز التركيب البلوري للألماس بشبكة مكعبة مركزية الوجوه، تحتوي على ثماني ذرات في كل وحدة خلية لتشكيل بنية مكعبة . ترتبط كل ذرة كربون بأربع ذرات كربون أخرى بروابط تساهمية في شكل رباعي الأوجه . تشكل هذه الأشكال الرباعية معًا شبكة ثلاثية الأبعاد من حلقات كربون سداسية في هيئة الكرسي ، مما يسمح بانعدام إجهاد زاوية الرابطة . يحدث الترابط من خلال مدارات مهجنة ^sp³، مما ينتج عنه طول رابطة كربون-كربون يبلغ 154 بيكومتر . هذه الشبكة من الروابط التساهمية غير المجهدة تجعل الألماس شديد الصلابة. يُعد الألماس أقل استقرارًا من الناحية الديناميكية الحرارية من الجرافيت عند ضغوط أقل من 1.7 جيجا باسكال  . ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

يُستخدم الماس بشكل رئيسي في الصناعة في عمليات القطع والحفر ( باستخدام رؤوس الحفر ) والطحن (باستخدام أدوات القطع ذات الحواف الماسية) والتلميع. لا تتطلب معظم استخدامات الماس في هذه التقنيات قطعًا كبيرة الحجم، ويمكن استخدام معظم أنواع الماس التي لا تُصنّف ضمن الأحجار الكريمة في الصناعة. يُدمج الماس في رؤوس الحفر وشفرات المناشير، أو يُطحن إلى مسحوق لاستخدامه في عمليات الطحن والتلميع (نظرًا لصلابته الفائقة). تشمل التطبيقات المتخصصة استخدامه في المختبرات كحاويات لتجارب الضغط العالي (انظر سندان الماس )، والمحامل عالية الأداء ، والنوافذ المتخصصة للأجهزة التقنية.

يختلف سوق الألماس الصناعي اختلافًا كبيرًا عن سوق الألماس الطبيعي. يُقيّم الألماس الصناعي في المقام الأول بناءً على صلابته وقدرته على توصيل الحرارة، مما يجعل العديد من خصائصه الجيولوجية ، كالنقاء واللون، غير ذات أهمية. وهذا يُفسر سبب كون 80% من الألماس المستخرج (ما يعادل حوالي 100  مليون قيراط أو 20 طنًا سنويًا) غير صالح للاستخدام كأحجار كريمة، ويُعرف باسم "البورت" ، وهو مُخصص للاستخدام الصناعي. إضافةً إلى الألماس المستخرج، وجد الألماس الصناعي تطبيقات صناعية فور اختراعه تقريبًا في خمسينيات القرن الماضي؛ إذ يُنتج سنويًا 400 مليون قيراط (80 طنًا) أخرى من الألماس الصناعي للاستخدام الصناعي، أي ما يقارب أربعة أضعاف كتلة الألماس الطبيعي المستخرج خلال الفترة نفسها.   

مع التقدم المستمر في إنتاج الماس الصناعي، بدأت تطبيقاته المستقبلية تصبح ممكنة. ومن بين هذه التطبيقات، يبرز استخدام الماس كمادة شبه موصلة مناسبة لتصنيع الرقائق الإلكترونية، أو استخدامه كمشتت حراري في الإلكترونيات ، مما يثير حماسًا كبيرًا . وتُبذل جهود بحثية مكثفة في اليابان وأوروبا والولايات المتحدة للاستفادة من الإمكانات التي توفرها الخصائص الفريدة للماس، بالإضافة إلى زيادة جودة وكمية المعروض من الماس الصناعي الذي بدأ يتوفر من مصنعيه.

الجرافيت ، الذي سمّاه أبراهام غوتلوب فيرنر عام 1789، من الكلمة اليونانية γράφειν ( غرافين ، وتعني "الرسم/الكتابة"، وذلك لاستخدامه في أقلام الرصاص)، هو أحد أكثر أشكال الكربون شيوعًا. وعلى عكس الماس، يُعدّ الجرافيت موصلًا للكهرباء، ولذلك يُستخدم، على سبيل المثال، في أقطاب مصابيح القوس الكهربائي. كما يُعدّ الجرافيت، في الظروف القياسية ، الشكل الأكثر استقرارًا للكربون، ولذا يُستخدم في الكيمياء الحرارية كحالة قياسية لتحديد حرارة تكوين مركبات الكربون.

يُوصِّل الجرافيت الكهرباء بسبب عدم تمركز إلكترونات الرابطة باي أعلى وأسفل مستويات ذرات الكربون. هذه الإلكترونات حرة الحركة، لذا فهي قادرة على توصيل الكهرباء. مع ذلك، لا يتم توصيل الكهرباء إلا على طول مستوى الطبقات. في الماس، تتمركز جميع الإلكترونات الأربعة الخارجية لكل ذرة كربون بين الذرات في رابطة تساهمية. حركة الإلكترونات مقيدة، ولا يُوصِّل الماس التيار الكهربائي. في الجرافيت، تستخدم كل ذرة كربون 3 إلكترونات فقط من  إلكترونات مستوى الطاقة الخارجي الأربعة في رابطة تساهمية مع ثلاث ذرات كربون أخرى في المستوى نفسه. تُساهم كل ذرة كربون بإلكترون واحد في نظام إلكترونات غير متمركز، وهو جزء من الرابطة الكيميائية. الإلكترونات غير المتمركزة حرة الحركة في جميع أنحاء المستوى. لهذا السبب، يُوصِّل الجرافيت الكهرباء على طول مستويات ذرات الكربون، ولكنه لا يُوصِّلها في اتجاه عمودي على المستوى.

يُستخدم مسحوق الجرافيت كمادة تشحيم جافة . ورغم الاعتقاد السائد بأن هذه الخاصية المهمة صناعيًا تعود كليًا إلى ضعف الترابط بين طبقات الجرافيت، إلا أنه في بيئة الفراغ (كما هو الحال في التقنيات المستخدمة في الفضاء )، وُجد أن الجرافيت مادة تشحيم ضعيفة للغاية. وقد أدى هذا إلى اكتشاف أن خاصية التشحيم في الجرافيت ناتجة عن امتصاص الهواء والماء بين الطبقات، على عكس مواد التشحيم الجافة الأخرى ذات البنية الطبقية، مثل ثاني كبريتيد الموليبدينوم . وتشير دراسات حديثة إلى أن ظاهرة تُسمى التشحيم الفائق قد تُفسر هذه الخاصية أيضًا.

عندما يرتبط عدد كبير من العيوب البلورية (الفيزيائية) بهذه المستويات معًا، يفقد الجرافيت خصائصه التشحيمية ويصبح كربونًا حراريًا ، وهي مادة مفيدة في الغرسات الملامسة للدم مثل صمامات القلب الاصطناعية .

الجرافيت هو أكثر أشكال الكربون استقرارًا. وخلافًا للاعتقاد الشائع، فإن الجرافيت عالي النقاوة لا يحترق بسهولة، حتى في درجات الحرارة المرتفعة. ^{[ 8 ]} لهذا السبب، يُستخدم في المفاعلات النووية وفي صناعة البواتق عالية الحرارة لصهر المعادن. ^{[ 9 ]} عند درجات حرارة وضغوط عالية جدًا (حوالي 2000  درجة مئوية و5  جيجا باسكال)، يمكن تحويله إلى ماس.

لا تُستخدم الجرافيتات الطبيعية والبلورية في كثير من الأحيان في شكلها النقي كمواد هيكلية بسبب مستويات القص الخاصة بها وهشاشتها وخصائصها الميكانيكية غير المتناسقة.

في أشكالها الاصطناعية الزجاجية النقية (المتساوية الخواص)، يعتبر الجرافيت البيروليتي وجرافيت ألياف الكربون مواد قوية للغاية ومقاومة للحرارة (حتى 3000  درجة مئوية)، وتستخدم في دروع إعادة الدخول لمخاريط أنف الصواريخ، ومحركات الصواريخ الصلبة ، والمفاعلات ذات درجات الحرارة العالية ، وأحذية الفرامل ، وفرش المحركات الكهربائية .

تُستخدم الجرافيتات المنتفخة أو القابلة للتمدد في موانع الحريق، حيث تُركّب حول محيط باب مقاوم للحريق. أثناء الحريق، تنتفخ الجرافيتات (تتمدد وتتفحم) لمقاومة اختراق النار ومنع انتشار الأبخرة. تتراوح درجة حرارة بدء التمدد النموذجية بين 150 و300  درجة مئوية.

تبلغ الكثافة النوعية للجرافيت 2.3، مما يجعله أقل كثافة من الماس.

يُعدّ الجرافيت أكثر تفاعلاً بقليل من الماس، وذلك لقدرة المواد المتفاعلة على اختراق الطبقات السداسية لذرات الكربون فيه. وهو لا يتأثر بالمذيبات العادية أو الأحماض المخففة أو القلويات المنصهرة. مع ذلك، يؤكسده حمض الكروميك إلى ثاني أكسيد الكربون.

يُطلق مصطلح الكربون غير المتبلور على الكربون الذي لا يمتلك أي بنية بلورية . وكما هو الحال في جميع المواد الزجاجية ، يمكن ملاحظة بعض الترتيب قصير المدى، ولكن لا يوجد نمط طويل المدى لمواقع الذرات. وعلى الرغم من إمكانية إنتاج كربون غير متبلور بالكامل، فإن معظم الكربون غير المتبلور يحتوي على بلورات مجهرية من الكربون الشبيه بالجرافيت ، ^{[ 17 ]} أو حتى الكربون الشبيه بالماس . ^{[ 18 ]}

يُطلق على الفحم والسخام أو الكربون الأسود اسم الكربون غير المتبلور بشكل غير رسمي. ومع ذلك، فهما ناتجان عن عملية التحلل الحراري (عملية تحلل المادة بفعل الحرارة)، والتي لا تُنتج كربونًا غير متبلور حقيقيًا في الظروف العادية.

الكربون الزجاجي أو الكربون الزجاجي هو نوع من الكربون غير المتبلور يستخدم على نطاق واسع كمادة قطب كهربائي في الكيمياء الكهربائية ، وكذلك في البواتق ذات درجات الحرارة العالية وكعنصر من عناصر بعض الأجهزة التعويضية.

أُنتجت هذه المادة لأول مرة على يد برنارد ريدفيرن في منتصف خمسينيات القرن الماضي في مختبرات شركة كاربوراندوم في مانشستر، المملكة المتحدة. كان هدفه تطوير مصفوفة بوليمرية تحاكي بنية الماس، واكتشف راتنج ريزول (فينولي) يتصلب، بعد تحضيره بطريقة خاصة، دون الحاجة إلى عامل مساعد. وباستخدام هذا الراتنج، تم إنتاج أول كربون زجاجي.

تتضمن عملية تحضير الكربون الزجاجي تعريض المواد العضوية الأولية لسلسلة من المعالجات الحرارية عند درجات حرارة تصل إلى 3000  درجة مئوية. وعلى عكس العديد من أنواع الكربون غير المتبلورة، فإن الكربون الزجاجي غير منفذ للغازات وخامل كيميائيًا للغاية، لا سيما تلك المُحضّرة في درجات حرارة عالية جدًا. وقد ثبت أن معدلات أكسدة أنواع معينة من الكربون الزجاجي في وجود الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون أو بخار الماء أقل من معدلات أكسدة أي نوع آخر من الكربون. كما أنه يتمتع بمقاومة عالية للأحماض. فبينما يتحول الجرافيت العادي إلى مسحوق عند تعريضه لمزيج من حمض الكبريتيك وحمض النيتريك المركزين في درجة حرارة الغرفة، لا يتأثر الكربون الزجاجي بهذه المعالجة، حتى بعد مرور عدة أشهر.

يُعدّ الكربون النانوي الرغوي خامس شكل معروف من أشكال الكربون، وقد اكتشفه أندريه ف. رود وزملاؤه في الجامعة الوطنية الأسترالية في كانبرا عام 1997. ويتكون من تجمعات منخفضة الكثافة من ذرات الكربون المرتبطة ببعضها البعض في شبكة ثلاثية الأبعاد فضفاضة.

يبلغ عرض كل مجموعة حوالي 6  نانومترات، وتتكون من حوالي 4000 ذرة  كربون مرتبطة في صفائح شبيهة بالجرافيت ، والتي تُمنح انحناءً سالبًا نتيجةً لوجود أشكال سباعية الأضلاع ضمن النمط السداسي المنتظم . وهذا عكس ما يحدث في حالة باكمنستر فوليرين ، حيث تُمنح صفائح الكربون انحناءً موجبًا نتيجةً لوجود أشكال خماسية الأضلاع .

يشبه التركيب واسع النطاق لرغوة الكربون النانوية تركيب الهلام الهوائي ، لكن كثافتها لا تتجاوز 1% من كثافة الهلام الهوائي الكربوني المُنتَج سابقًا ، أي ما يعادل بضعة أضعاف كثافة الهواء عند مستوى سطح البحر . وعلى عكس الهلام الهوائي الكربوني، تُعد رغوة الكربون النانوية موصلًا ضعيفًا للكهرباء .

الكربون المشتق من الكربيد (CDC) هو عائلة من مواد الكربون ذات أشكال هندسية سطحية وترتيب كربوني مختلف، يتم إنتاجها عبر الإزالة الانتقائية للمعادن من طليعة كربيد المعادن، مثل _TiC و SiC و Ti₃AlC₂ و Mo₂C _وغيرها . تتم هذه العملية باستخدام المعالجة بالكلور، أو التخليق الحراري المائي ، أو الامتزاز الانتقائي للمعادن عند درجات حرارة عالية تحت الفراغ. اعتمادًا على طريقة التخليق _، وطليعة الكربيد، ومعايير التفاعل، يمكن الحصول على أشكال متعددة من الكربون، بما في ذلك الجسيمات الداخلية المكونة أساسًا من الكربون غير المتبلور، وأنابيب الكربون النانوية، والجرافين المترسب فوقيًا، والماس النانوي البلوري ، والكربون ذي البنية البصلية، والأشرطة والبراميل والأبواق الجرافيتية. تتميز هذه الهياكل بمسامية عالية ومساحات سطحية نوعية، مع أقطار مسام قابلة للتعديل بدرجة كبيرة، مما يجعلها مواد واعدة لتخزين الطاقة باستخدام المكثفات الفائقة ، وترشيح المياه، وتحلية المياه السعوية، ودعم المحفزات، وإزالة السيتوكينات. ^{[ 22 ]}

تم إنتاج أطوار كربونية أخرى غير مستقرة ، بعضها يشبه الماس، من تفاعلات SiC أو CH3SiCl3 مع CF4. ^{[ 23 ]}

بوليمر كربوني أحادي البعد ذو بنية —(C≡C) _n —. بنيته تشبه إلى حد كبير بنية الكربون غير المتبلور.

تم تصنيع سيكلو[18]كربون (C _{18 ) في عام 2019.} ^{[ 24 ]}

تم افتراض العديد من الأشكال المتآصلة الأخرى ولكن لم يتم تصنيعها بعد.

• 

  الكربون ذو البنية المكعبة المتمركزة في الجسم (bcc) : عند ضغوط فائقة تتجاوز 1000  جيجا باسكال، يُتوقع أن يتحول الماس إلى بنية مكعبة متمركزة في الجسم . لهذه البنية أهمية في الفيزياء الفلكية ودراسة باطن الكواكب مثل أورانوس ونبتون . وقد اقتُرحت بنى مختلفة لهذه البنية. في عام 1979، تم تصنيع مادة فائقة الكثافة والصلابة تُشبه هذه البنية ونُشرت نتائجها، حيث ذُكر أنها تنتمي إلى المجموعة الفراغية Im 3 وتحتوي على ثماني ذرات في كل خلية وحدة بدائية (16 ذرة في كل خلية وحدة تقليدية). ^{[ 25 ]} وزُعم أنه تم تصنيع ما يُسمى بالبنية C ₈ ، والتي تحتوي على مكعبات من ثماني ذرات كربون تُشبه المكعبات في المجموعة الفراغية Im 3 m، وتحتوي على ثماني ذرات في كل خلية وحدة بدائية، أو 16 ذرة في كل خلية وحدة تقليدية (وتُسمى أيضًا المكعبات الفائقة، انظر الرسم التوضيحي على اليمين). لكنّ ورقة بحثية نُشرت عام 1988 ادّعت أن النظرية الأفضل هي أن البنية هي نفسها بنية أحد أشكال السيليكون المتآصلة ، المعروف باسم Si-III أو γ-سيليكون، والمعروفة باسم بنية BC8 ذات المجموعة الفراغية Ia 3 ، وتحتوي على 8 ذرات في كل خلية وحدة أولية (16 ذرة في كل خلية وحدة تقليدية). ^{[ 26 ] [ 27 ]} وفي عام 2008، أُفيد بتحديد بنية شبيهة بالمكعب. ^{[ 28 ] [ 29 ]} وفي ورقة بحثية نُشرت عام 2012، تمّت دراسة أربع بنيات مقترحة: بنية المكعب الفائق، وبنية BC8، وبنية تحتوي على تجمعات من أربع ذرات كربون في رباعيات الأوجه ضمن المجموعة الفراغية I 4 3m، وتحتوي على أربع ذرات في كل خلية وحدة أولية (ثماني ذرات في كل خلية وحدة تقليدية)، وبنية أطلق عليها الباحثون اسم " صوداليت الكربون ". وجدوا أن بنية الصوداليت الكربونية هذه، بكثافة محسوبة تبلغ 2.927 غ/سم³ ^، كما هو موضح في أعلى يسار الرسم التوضيحي أسفل الملخص. ^{[ 30 ]} تحتوي هذه البنية على ست ذرات فقط لكل وحدة خلية أولية (اثنتي عشرة ذرة لكل وحدة خلية تقليدية). تقع ذرات الكربون في نفس مواقع ذرات السيليكون والألومنيوم في معدن الصوداليت. المجموعة الفراغية، I 4 3m، هي نفسها التي ستكون عليها بنية الصوداليت المتمددة بالكامل إذا كان الصوداليت يحتوي على السيليكون فقط أو الألومنيوم فقط. ^{[ 31 ]} 

• bct-carbon : تم اقتراح الكربون رباعي الأضلاع ذو المركز الجسمي من قبل المنظرين في عام 2010. ^{[ 32 ] [ 33 ]}
• يُعتقد أن معدن الشاويت قد تشكّل نتيجة اصطدامات النيازك. وقد وُصف بأنه أصلب قليلاً من الجرافيت، ويتراوح لونه العاكس بين الرمادي والأبيض. مع ذلك، فإن وجود أطوار الكاربين فيه محل جدل - راجع مقال الشاويت لمزيد من التفاصيل.
• الكربون D : اقترح علماء الفيزياء النظرية الكربون D في عام 2018. ^{[ 34 ]} الكربون D هو أحد أشكال الكربون المعيني القائم sp3 (6 ذرات لكل خلية). تُظهر حسابات الطاقة الكلية أن الكربون D أكثر استقرارًا من الناحية الطاقية من بنية T6 المقترحة سابقًا ⁽ _بـ 6 ذرات لكل خلية) بالإضافة إلى العديد من البنى الأخرى.
• الهايكليت : ترتيبات منتظمة من الخماسيات والسداسيات والسباعيات التي يمكن أن تكون مسطحة أو أنبوبية.

• يُعد مخطط لافيس أو بلورة K4 بنية كربونية بلورية ثلاثية الأبعاد شبه مستقرة، متوقعة نظريًا، حيث ترتبط كل ذرة كربون بثلاث ذرات أخرى بزوايا 120 درجة (مثل الجرافيت)، ولكن مستويات الروابط في الطبقات المتجاورة تقع بزاوية 70.5 درجة، بدلاً من أن تتطابق _. ^{[ 35 ] [ 36 ]}
• الكربون أحادي الميل (M-carbon ): يُعتقد أن الكربون أحادي الميل ذو المركز الكربوني قد تم تكوينه لأول مرة عام 1963 عن طريق ضغط الجرافيت في درجة حرارة الغرفة. تم وضع نظرية لبنيته عام 2006، ^{[ 37 ]} ثم في عام 2009 تم ربطها بتلك الملاحظات التجريبية. ^{[ 38 ]} تم اقتراح العديد من المرشحين البنيويين، بما في ذلك الكربون رباعي الأقطاب الجسمي (bct-carbon)، على أنها متوافقة بنفس القدر مع البيانات التجريبية المتاحة في ذلك الوقت، إلى أن تم إثبات نظريًا عام 2012 أن هذه البنية هي الأكثر احتمالًا من الناحية الحركية للتشكل من الجرافيت. ^{[ 39 ] [ 40 ]} ظهرت بيانات عالية الدقة بعد ذلك بوقت قصير، مما يدل على أنه من بين جميع المرشحين البنيويين، فإن الكربون أحادي الميل (M-carbon) هو الوحيد المتوافق مع التجربة. ^{[ 41 ] [ 42 ]}
• الكربون المعدني : أظهرت الدراسات النظرية وجود مناطق في مخطط الطور ، عند ضغوط عالية للغاية، حيث يكتسب الكربون خصائص معدنية. ^{[ 43 ]} وتشير تجارب الصدمة الليزرية والنظرية إلى أن  الكربون السائل يكون معدنيًا عند ضغوط أعلى من 600 جيجا باسكال. ^{[ 44 ]}
• نوفامين : مزيج من الماس السداسي والسداسي sp2 ^كما هو الحال في الجرافين. ^{[ 45 ]}
• الفاغرافين : شكل متآصل يشبه الجرافين مع مخاريط ديراك مشوهة.
• يُعدّ Prismane C ₈ شكلاً متآصلاً للكربون شبه مستقر، تم التنبؤ به نظرياً، ويتألف من مجموعة ذرية من ثماني ذرات كربون، على شكل هرم ثنائي مثلثي ممدود - وهو عبارة عن موشور مثلثي مكون من ست ذرات مع ذرتين إضافيتين أعلى وأسفل قاعدتيه. ^{[ 46 ]}
• البروتومين: بنية بلورية سداسية ذات خلية أولية مسترخية تمامًا تتكون من 48  ذرة. من بين هذه الذرات، 12  ذرة لديها القدرة على تغيير التهجين بين sp2 ^و sp3 ^، لتشكيل ثنائيات. ^{[ 47 ]}
• الكربون كيو :تم اكتشاف الكربون المغناطيسي الحديدي في عام 2015. ^{[ 48 ]}
• الكربون رباعي الأوجه : يتم استبدال كل ذرة كربون في الماس برباعي الأوجه من الكربون (ومن هنا جاءت تسمية "الكربون رباعي الأوجه"). وقد اقترح هذا الأمر علماء نظريون في عام 1985. ^{[ 49 ]}
• توجد أدلة تشير إلى أن النجوم القزمة البيضاء تحتوي على نواة من الكربون والأكسجين المتبلورين. أكبر هذه النجوم التي عُثر عليها في الكون حتى الآن، BPM 37093 ، يقع على بُعد 50 سنة ضوئية (4.7 × 10¹⁴ كم) في كوكبة قنطورس . وصف بيان صحفي صادر عن مركز هارفارد-سميثسونيان للفيزياء الفلكية النواة النجمية التي يبلغ عرضها 4000 كم (2500 ميل) بأنها ^ماسة ، [ 50 ] ^{وسُميت لوسي ،} نسبةً إلى أغنية البيتلز "لوسي في السماء مع الماس"؛ ^{[ 51 ]} ومع ذلك، يُرجح أنها شكل غريب من أشكال الكربون. البنتاغرافين هو أحد أشكال الكربون المتآصلة المتوقعة التي تستخدم تبليط القاهرة الخماسي.  
• من المتوقع أن يتكون الكربون من طبقات مموجة مرصوفة بحلقات من ست أو اثنتي عشرة ذرة، مرتبطة بروابط تساهمية. والجدير بالذكر أنه قد يكون أصلب من الفولاذ ، وموصلاً للكهرباء مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، وعاكساً للغاية، ومغناطيسياً حديدياً ، ويتصرف كمغناطيس دائم عند درجات حرارة تصل إلى 125  درجة مئوية. ^{[ 52 ]}

• الزايدين: مزيج من سلاسل كربونية خطية sp وكربون sp3 صلب. يتكون تركيب هذه المتآصلات الكربونية البلورية من سلاسل sp مُدرجة في تجاويف أسطوانية مرتبة دوريًا في شكل ماسي سداسي (لونسداليت). ^{[ 53 ] [ 54 ]}

يمتد نظام متآصلات الكربون على نطاق مذهل من التطرفات، بالنظر إلى أنها جميعًا مجرد تكوينات هيكلية لنفس العنصر.

بين الماس والجرافيت:

• يتبلور الماس في النظام المكعب بينما يتبلور الجرافيت في النظام السداسي .
• الألماس شفاف وواضح، أما الجرافيت فهو أسود ومعتم.
• الماس هو أصلب المعادن المعروفة (10 على مقياس موس )، لكن الجرافيت هو أحد أكثر المعادن ليونة (1-2 على مقياس موس ).
• الماس هو المادة الكاشطة المثالية، لكن الجرافيت ناعم وهو مادة تشحيم جيدة جداً.
• الماس عازل كهربائي ممتاز، لكن الجرافيت موصل ممتاز.
• يُعد الماس موصلاً حرارياً ممتازاً، ولكن بعض أنواع الجرافيت تُستخدم للعزل الحراري (على سبيل المثال، الدروع الحرارية وفواصل الحريق).
• في الظروف القياسية من درجة الحرارة والضغط، يُعدّ الجرافيت الشكل المستقر ديناميكيًا حراريًا. لذا، لا يدوم وجود الماس إلى الأبد. مع ذلك، تتطلب عملية التحول من الماس إلى الجرافيت طاقة تنشيط عالية جدًا ، ولذلك فهي بطيئة للغاية.

على الرغم من صلابة الألماس، فإن الروابط الكيميائية التي تربط ذرات الكربون فيه أضعف من تلك التي تربط ذرات الكربون في الجرافيت. والفرق هو أن الروابط في الألماس تُشكّل شبكة ثلاثية الأبعاد غير مرنة، بينما في الجرافيت، ترتبط الذرات بإحكام في صفائح، لكن هذه الصفائح تنزلق بسهولة فوق بعضها، مما يجعل الجرافيت ليناً. ^{[ 55 ]}

• متآصلات الكربون فائقة الكثافة

• "SACADA: قاعدة بيانات Samara Carbon Allotrope" . sctms.ru .

• فالكاو، إدواردو إتش إل؛ وودل، فريد (2007). "متآصلات الكربون: ما وراء الجرافيت والماس". مجلة التكنولوجيا الكيميائية والتكنولوجيا الحيوية . 82 (6): 524-531 . رمز Bibcode : 2007JCTB...82..524F . doi : 10.1002/jctb.1693 . ISSN 0268-2575 . 

• "الأشكال المتآصلة الغامضة للكربون" . dendritics.com .