Uz ogroman interes za ugljične nanomaterijale, sp karbonske nanostrukture postale su predmet ponovnog zanimanja posljednjih godina, jer se smatraju prekursorima u stvaranju nanomaterijala poput fullerena, ugljikovih nanocjevčica i grafena.

Kombinacija hibridiziranih atoma sp3, sp2 i sp može stvoriti veliki broj alotropnih oblika i faza ugljika, počevši od ugljičnih kristala na osnovi svih sp3 (dijamant) i sp2 (grafit, fulleren, grafen).

Uz to postoje nebrojeni prijelazni oblici ugljika gdje spojevi hibridizacije sp2 i sp3 koegzistiraju u istoj krutini poput amorfnog ugljika, čađe, čađe, koksa, staklenog ugljika itd.