從20世紀90年代初起，納米科技就得到了迅猛的發展，像納米電子學，納米材料學，納米機械學，納米生物學等等新學科不斷涌現，納米科技是科學家們預言的未來改變人類歷史的九大科學之一。
而事實上，當今的科學家雖然能夠通過STM技術去觀察原子層面的信息，并且對原子排列結構進行一定的影響。
比如1990年的4月，北美地區IBM的兩位科學家在用STM觀測金屬鎳表面的氙原子時，由探針和氙原子的運動受到啟示，嘗試用STM針尖移動吸附在金屬鎳上面的氙原子，將35個氙原子在鎳的表面排列出5原子高度的“IBM”的結構。
而華夏地區科學院的科學家們也利用納米技術，在石墨的表面通過搬遷碳原子的繪制出世界上最小的華夏地區地圖，只有不到10納米的大小。
而此后科學家們對于移動各種原子擺出各種圖案樂此不彼，硅原子、硫原子、鐵原子，一氧化碳分子、鐵基分子……
從這里我們就可以知道，科學家們目前能夠實現的就是稍微的移動一些原子，在物體的表面擺出各種圖案，并不能真正意義的上對原子結構進行立體的打造和構建，同時更沒辦法大規模的、快速的去在原子角度打造新材料。
但是即便是這樣，只能很簡單的移動一些原子，在表面進行一些原子排列的構造，科學家們也制造出了如今各種紛繁復雜的納米材料，比如在銅的表面對銅原子的結構進行人為的排列，也能讓銅的強度增加5倍。
我們都知道金剛石也就是鉆石和石墨、焦炭，他們構成的原子其實都是一樣的，那就是碳原子，但是這些材料的性質卻相差的天差地遠，單單就硬度而言，金剛石是自然界最硬的材料，而石墨和焦炭的硬度就非常低了。
而造成這種差異的原因就是碳原子的結構，金剛石的原子結構每個碳原子都以SP3雜化軌道與另外4個碳原子形成共價鍵，構成正四面體。
由于金剛石中的C-C鍵很強，所以金剛石硬度大，熔點極高；又因為所有的價電子都被限制在共價鍵區域，沒有自由電子，所以金剛石不導電。
在石墨結構中，同層的碳原子以sp2雜化形成共價鍵，每一個碳原子以三個共價鍵與另外三個原子相連。六個碳原子在同一個平面上形成了正六連連形的環，伸展成片層結構。
這里C-C鍵的鍵長皆為142pm，這正好屬于原子晶體的鍵長范圍，因此對于同一層來說，它是原子晶體。
在同一平面的碳原子還各剩下一個p軌道，它們相互重疊，電子比較自由，相當于金屬中的自由電子，所以石墨能導熱和導電，這正是金屬晶體特征。
簡單通俗易懂的來說就是金剛石的碳原子結構是立體的，所有的碳原子互相直接構成正四面體，是立體形式的結構。
石墨的結構是碳原子在同一平面上形成正六邊形的環，形成片層的結構，也就是一層層的碳原子，但層與層之間的碳原子之間是沒有連接的，這是平面式的結構。
一個立體正四面體結構，一個平面正六邊形結構，造成了金剛石和石墨兩者之間的材料性質天差地遠，其價值也是云泥之別。