石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料，被認為是平面多環芳香烴原子晶體。石墨烯的問世引起了*的研究熱潮，它是已知材料中(分隔)薄的一種，幾乎是*透明的，只吸收2.3%的光，質料非常牢固堅硬，導熱系數高達5300 W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率*超過15000 cm²/V·s，又比納米碳管或硅晶體*高，而電阻率只約10-6 Ω?cm，比銅或銀更低，傳遞電子的速度比已知導體都快，是目前世上電阻率小的材料，因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。

石墨烯是構成下列碳同素異形體的基本單元：石墨，木炭，碳納米管和富勒烯。石墨烯卷成圓桶形可以用為碳納米管；另外石墨烯還被做成彈道晶體管（ballistic transistor）并且吸引了大批科學家的興趣 。

石墨烯*的二維結構使它應用范圍廣闊。根據石墨烯超薄，強度超大的特性，石墨烯可被廣泛應用于各領域，比如超輕防彈衣，超薄超輕型飛機材料等。根據其優異的導電性，使它在微電子領域也具有巨大的應用潛力。石墨烯有可能會成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產未來的超級計算機，碳元素更高的電子遷移率可以使未來的計算機獲得更高的速度。另外石墨烯材料還是一種優良的改性劑，在新能源領域如超級電容器、鋰離子電池方面，由于其高傳導性、高比表面積，可適用于作為電極材料助劑。除此之外石墨烯還可以應用于導熱材料、減少噪聲、石墨烯生物器件、抗菌物質和基因測序等領域，同時有望幫助物理學家在量子物理學研究領域取得新突破。