石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化辦法形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個原子層厚度的準二維資料，所以又叫做單原子層石墨。英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此一起取得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。石墨烯常見的粉體出產(chǎn)的辦法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法，薄膜出產(chǎn)辦法為化學(xué)氣相堆積法（CVD）。因為其非常良好的強度、柔韌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)特性，在物理學(xué)、資料學(xué)、電子信息、計算機、航空航天等范疇都得到了長足的發(fā)展。
    作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強的一種新式納米資料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新資料之王”，科學(xué)家乃至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀”。極有或許掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革新。
    實際上石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就或許是幾層乃至只是一層石墨烯。
    2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈·蓋姆（Andre Geim）和克斯特亞·諾沃消洛夫（Konstantin Novoselov）發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡略的辦法得到越來越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特別的膠帶上，扯開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，所以薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨烯。
    這以后，制備石墨烯的新辦法層出不窮，經(jīng)過5年的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，將石墨烯帶入工業(yè)化出產(chǎn)的范疇已為時不遠了。因此，在隨后三年內(nèi)，安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯系統(tǒng)中別離發(fā)現(xiàn)了整數(shù)量子霍爾效應(yīng)及常溫條件下的量子霍爾效應(yīng)，他們也因此取得2010年度諾貝爾物理學(xué)獎。在發(fā)現(xiàn)石墨烯以前，大多數(shù)物理學(xué)家以為，熱力學(xué)漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發(fā)現(xiàn)立即震撼了凝集體物理學(xué)學(xué)術(shù)界。雖然理論和試驗界都以為完美的二維結(jié)構(gòu)無法在非絕對零度安穩(wěn)存在，可是單層石墨烯在試驗中被制備出來。