La comprensión de las propiedades fundamentales (electrónicas, ópticas, estructurales, mecánicas y químicas), así como la caracterización de la estructura, la presencia de defectos y el efecto del medio ambiente sobre los nanomateriales de carbono son fundamentales para sus aplicaciones. También está el desarrollo de modelos teóricos y simulaciones computacionales sobre estos materiales, lo que permite explicar los fenómenos y procesos observados y anticipar aplicaciones aún no previstas.