石墨烯（Graphene）是碳的同素異形體，碳原子以sp2雜化鍵合形成單層六邊形蜂窩晶格石墨烯。^?[1]利用石墨烯這種晶體結構可以構建富勒烯（C60）、石墨烯量子點，碳納米管、納米帶、多壁碳納米管和納米角。堆疊在一起的石墨烯層（大于10層）即形成石墨，層間通過范德華力保持在一起，晶面間距0.335納米。^?[1-2]石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。^?[2]

英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，由于成功從石墨中分離出石墨烯（2004）并在單層和雙層石墨烯體系中分別發現了整數量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應（2009），而獲得2010年度諾貝爾物理學獎。