石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜， 是一種只有一個原子層厚度的准二維材料， 所以又叫做單原子層石墨。 它的厚度大約為0.335nm， 根據製備方式的不同而存在不同的起伏， 通常在垂直方向的高度大約1nm左右， 水準方向寬度大約10nm到25nm， 是除金剛石以外所有碳晶體（零維富勒烯， 一維碳納米管， 三維體向石墨）的基本結構單元。
很早之前就有物理學家在理論上預言， 准二維晶體本身熱力學性質不穩定， 在室溫環境下會迅速分解或者蜷曲， 所以其不能單獨存在。 直到2004年， 英國曼徹斯特大學物理學家安德列·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，
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石墨烯目前最有潛力的應用是成為矽的替代品， 製造超微型電晶體， 用來生產未來的超級電腦。 用石墨烯取代矽， 電腦處理器的運行速度將會快數百倍。
另外， 石墨烯幾乎是完全透明的， 只吸收2.3%的光。 另一方面， 它非常緻密， 即使是最小的氣體分子（氦氣）也無法穿透。 這些特徵使得它非常適合作為透明電子產品的原料， 如透明的觸摸顯示幕、發光板和太陽能電池板。
作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，
