کربن در طبيعت با ساختارهاي مختلفييافت مي‌شود، از اين ميان گرافيت، الماس، فولرين‌ها و نانولوله‌هاي کربني بيشتر مورد مطالعه قرار گرفته اند.يک نانولوله کربني تک ديواره از لوله‌اي شدن صفحات گرافيني به وجود مي‌آيد.

 اين ترکيبات به واسطه خصوصيات مکانيکي و حرارتي فوق العاده ناشي از پيوندهاي کربن - کربن و خصوصيات الکتريکي جالب توجه حاصل از ساختار بسته کوانتومي، نقش مهمي را در توسعه فناوري‌نانو ايفا مي‌کند.
نانولوله‌هاي کربني تحت تابش پرتو الکتروني در دماي بالا به هم جوش خورده، اتصالاتي به فرم T , Y , X تشکيل مي‌دهند. کولوسي (Coluci) و همکارانش در دانشگاه کامپيناس برزيل (Universidade Estadual de Campinas)، با توجه به اين خصوصيت، ساختار جديدي از نانولوله‌ها موسوم به ابرنانولوله‌ها (Super-Carbon Nanotube) را معرفي کرده اند. اين ساختار، از بهم پيوستن (Y- شکل) نانولوله‌هاي کربني تک ديواره و تشکيل صفحات ابرگرافيتي (همانند گرافين در نانولوله‌هاي کربني) به وجود مي آيد که در نهايت با لوله‌اي شدن اين صفحات، ساختاري سيلندر-مانند موسوم به ابرنانولوله‌هاي کربني حاصل مي‌گردد. شکل، نحوه تشکيل نانولوله‌هاي کربني و ابر نانولوله‌هاي کربني را نشان مي‌دهد.
اين نوع ساختار منحصر به نانولوله‌هاي کربني نيست و ساختارهاي نانولوله‌اي ديگر نظير نيتريد بور نيز مي‌تواند از طريق ايجاد پيوندهاي T , X- شکل، چنين ابرنانولوله‌اي را تشکيل دهد.
از سوي ديگر، به‌واسطه اندازه و خصوصيات فيزيکي اين ابرنانولوله‌ها، مثل سطح ويژه بالا، استحکام و انعطاف‌پذيري فوق‌العاده، رفتار فلزي و شبه‌فلزي (نيمه رسانايي) جالب توجه، براي آنها کاربردهاي متنوعي نظير بسترهاي فعال کاتاليستي (واکنش مولکول‌هاي زيستي) ، تهيه کامپوزيت‌ها و کاربرد‌هاي الکتروشيميايي پيش‌بيني مي‌شود.
از خصوصيات بارز ديگر ابرنانولوله‌ها، مي‌توان به وجود منافذ بزرگ روي ديواره آنها اشاره کرد که از نظر اندازه با اندازه طبيعي پروتئين‌ها (حدود پنج تا20 نانومتر) قابل مقايسه است؛ اين خاصيت موجب مي‌گردد تا از اين اَبَرنانولوله‌ها براي شيمي ميزبان-مهمان (host-guest)يا پروتئين‌رساني (protein delivery) استفاده کرد. همچنين اين خاصيت، امکان کريستالوگرافي از مولکول‌هاي زيستي را که توانايي کريستاله شدن ندارند، فراهم مي‌آورد.