石墨烯（Graphene）是一种二维晶体，由碳原子以 sp2 杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
石墨烯的结构
毋庸置疑，石墨烯是继纳米碳管、富勒烯球后的又一重大发现，石墨是三维（或立体）的层状结构，石墨晶体中层与层之间相隔340pm，距离较大，是以范德华力结合起来的，即层与层之间属于分子晶体。
但是，由于同一平面层上的碳原子间结合很强，极难破坏，所以石墨的溶点也很高，化学性质也稳定，其中一层就是石墨烯。
石墨烯是由单层碳原子组成的六方蜂巢状二维结构，它可以包裹起来形成零维的富勒烯（Fullerene，又译作福乐烯），又名巴基球或巴克球（Buckyball，其他名称还有球碳与芙，是继金刚石和石墨之后于1985 年发现的碳元素的第三种晶体形态。
卷起来形成一维的纳米碳管（Carbon Nanotube 是具有石墨结构、并按一定规则卷曲形成纳米级管状结构的孔材料），层层堆积形成三维的石墨。
石墨烯的特点
纯净的石墨烯是一种只有一个原子厚的结晶体，具有超薄、超坚固和超强导电性能等特性，石墨烯具有优异的电学、热学和力学性能，这些特点可以帮助石墨烯在高性能纳米电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域获得广泛应用。
科学界认为石墨烯极有可能凭借无与伦比的特点和优势取代硅而成为未来的半导体材料，具有非常广阔的应用前景。