石墨烯（Graphene）的命名来自英文的graphite(石墨)+-ene(烯类结尾)。它一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在。
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯是世界上薄的也是坚硬的纳米材料,它几乎是*透明的,只有2.3%光吸收;导热系数高达5300 W /(m K),高于碳纳米管和钻石,室温下的电子迁移率超过15 000 cm2 / s。(V),和更高的比碳纳米管和硅晶体,和电阻率仅为10 - 6Ω·厘米,低于铜或银,世界上小的电阻率材料。
由于其低电阻率,电子可以运行非常快,所以要将被用于开发更薄、导电速度的新一代电子元件或晶体管。
由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板，甚至是太阳能电池。
石墨烯是由碳六元环的循环二维(2 d)蜂窝状晶格结构,它可以变形为(0 d)零维富勒烯(富勒烯),卷成一维(1 d)碳纳米管(CNT carbonnano——管)或三维(3 d)涌入石墨(石墨),因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。
石墨烯的基本结构单元六元有机材料的稳定的苯环,是目前理想的二维纳米材料. .
理想的石墨烯是一种平面六角晶格结构,可以被视为一个层,剥夺了石墨,每个碳原子sp2杂化,和剩余的p轨道电子的贡献形成大ππ电子可以自由移动,使石墨烯良好的导电性。
可以看到所有sp2杂化组件形成二维石墨烯结构单元的碳质材料。