石墨烯，一种由石墨剥离出之单层石墨材料，于2004 年首度由英国曼彻斯特大学物理学家 Andre Geim和 Konstantin Novoselov成功从石墨中分离出石墨烯而证实其可以单独存在，两人也因「 for groundbreaking experiments regarding the two-dimensional material graphene」共同获得2010 年诺贝尔物理学奖。

石墨烯是以 sp²混成轨域组成六角形蜂巢排列之二维晶体，厚度 0.335 nm，仅一个碳原子直径，是目前世上最薄的材料，却拥有杰出的力学性质，机械强度远高于钢铁百倍，比重却仅约钢铁的四分之一，可作为轻型航空器材料；而电学性质部分，电阻较铜与银低，为目前已知材料中于室温下电阻最低的，且电子迁移率高，因此应用于电子元件材料将有优秀的表现；其几近透明加上具备良好导电性，也在光电领域上受到关注，未来也可应用于太阳能电池、触控面板与其他相关产业。

石墨烯之理论物理特性如下：

热传导系数达5300 W/m‧K
比表面积可达2630 m²/g
电阻率仅约10^-6 Ω‧cm
电子迁移率可达2‧10⁵ cm²/V‧s
光学透明度可达97.7 %