Durch Behandlung der Kohlenstoffnanoteilchen in der Gasphase mit einem energiereichen Plasma lassen sich auf der Oberfläche der Nanoteilchen ebenfalls verschiedene funktionelle Gruppen erzeugen. Je nach eingesetztem Gas sind und den genauen Reaktionsbedingungen sind eine Vielzahl verschiedener chemischer Funktionalitäten zugänglich. Bei Verwendung von Sauerstoff sind vergleichbare oxidative Gruppen zugänglich wie bei der Säurebehandlung.