富勒烯是一種與金剛石和石墨不同的固體碳形式，它們的發現歸功於超音速噴射——但不是飛機的那種。1985年，在萊斯大學，已故的理查德·E·斯莫利、羅伯特·F·柯爾和哈羅德·W·克羅託（從英國蘇塞克斯大學來訪），以及研究生詹姆斯·R·希思和肖恩·C·奧布萊恩，正在使用斯莫利幫助開創的強大工具研究碳：超音速噴射雷射光譜學。在這個分析系統中，雷射蒸發樣品碎片；產生的氣體由各種尺寸的原子簇組成，然後用氦氣冷卻並透過管道輸送到真空室中，形成射流。這些原子簇以超音速膨脹，從而冷卻並穩定它們以供研究。
在他們用石墨進行的實驗中，萊斯大學團隊記錄了大量的碳原子簇，每個原子簇都包含相當於 60 個原子。這讓他們感到困惑，因為他們不知道 60 個原子是如何如此穩定地排列在一起的。他們在為期兩週的討論中，經常在墨西哥食物的陪伴下思考這個難題，最終找到了解決方案：一個碳原子必須位於 12 個五邊形和 20 個六邊形的每個頂點上，排列方式類似於足球的面板。他們將這種分子命名為“巴克敏斯特富勒烯”，以致敬巴克敏斯特·富勒類似的測地線圓頂。他們的發現引發了進一步的研究，從而產生了細長版本，稱為碳奈米管，NEC 的飯島澄男在一篇 1991 年的開創性論文中對此進行了描述。
“巴克球”和奈米管本可以更早被發現。1970 年，日本豐橋技術科學大學的大澤映二推測 60 個碳原子可以形成球形，但他實際上並沒有製造出任何巴克球。1952 年，兩位俄羅斯研究人員 L. V. 拉杜什克維奇和 V. M. 盧基亞諾維奇描述了生產奈米級管狀碳絲；他們的論文在冷戰期間以俄語發表，在西方几乎沒有受到關注。
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事實證明，巴克敏斯特富勒烯並不難製造。它在許多涉及碳的燃燒過程中自然形成（甚至蠟燭燃燒），並且可以在菸灰中找到痕跡。自從萊斯大學的發現以來，研究人員已經設計出更簡單的方法來製造巴克球和奈米管，例如透過在兩個石墨電極之間觸發電弧或將碳氫氣體透過金屬催化劑。碳奈米管引起了廣泛的關注；在其眾多有趣的特性中，它們具有已知材料中最高的抗拉強度，能夠抵抗比典型結構鋼大 100 倍的應變。
在 1993 年接受《大眾科學》採訪時，2005 年因白血病去世的斯莫利表示，他對從富勒烯中獲利並不特別感興趣。“我最希望的是，”他說，“看到在未來的x年裡，這些小傢伙中的一些能夠做好事。” 考慮到奈米管尤其正在推動電子、能源、醫學和材料領域的進步，他的願望很可能會實現。