石墨烯（Graphene）是碳的同素异形体，碳原子以sp²杂化键合形成单层六边形蜂窝晶格石墨烯。 [1]利用石墨烯这种晶体结构可以构建富勒烯（C60）、石墨烯量子点，碳纳米管、纳米带、多壁碳纳米管和纳米角。堆叠在一起的石墨烯层（大于10层）即形成石墨，层间通过范德华力保持在一起，晶面间距0.335纳米。 [1-2]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。 [2]
英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，由于成功从石墨中分离出石墨烯（2004）并在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应（2009），而获得2010年度诺贝尔物理学奖。