在化学元素周期表中，碳的方位并不特别，但它却是和人类联络Z密切、是人类Z早接触和运用的化学元素。木炭可能是人类最早运用的碳材料。生活在远古时代的人们不仅用木炭生火取暖，而且还用木炭在岩壁上作画，甚至美容。尽管人们运用碳材料的前史现已漫长得难以讲究，但对碳材料家族中终究有哪些成员依然不敢说全然了解。富勒烯、碳纳米管、石墨烯，这些都是近几十年来碳材料家族中才出现的“新”面孔。
       然而，它们在地球上或许现已存在了上百万年。苍茫的林海中，升起了一股袅袅的青烟，那是远古的人们正在烤制他们的美食。漫漫的寒夜里，闪耀着几点温暖的火光，那是原始人在岩洞里围着篝火跳舞，偶然会有天才的艺术家在岩壁上用木炭留下他们深重的考虑。没有人会怀疑，那些青烟中、火光中，那些岩壁上的炭画中，必定会有数量可观的富勒烯、碳纳米管和石墨烯。不管怎么说，石墨烯是2004年才被现代的人们所重视。
       石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/（V·s），这一数值超过了硅材料的10倍，是已知载流子迁移率Z高的物质锑化铟（InSb）的两倍以上。在某些特定条件下如低温下，石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm2/（V·s）。与许多材料不一样，石墨烯的电子迁移率受温度改动的影响较小，50-500K之间的任何温度下，单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm2/（V·s）左右。
       别的，石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应能够经过电场效果改改动学势而被调查到，而科学家在室温条件下就调查到了石墨烯的这种量子霍尔效应。
       石墨烯中的载流子遵循一种特别的量子地道效应，在碰到杂质时不会发生背散射，这是石墨烯局域超强导电性以及很高的载流子迁移率的原因。石墨烯中的电子和光子均没有静止质量，他们的速度是和动能没有联络的常数。
       石墨烯是一种零距离半导体，因为它的传导和价带在狄拉克点相遇。在狄拉克点的六个方位动量空间的边际布里渊区分为两组等效的三份。相比之下，传统半导体的主关键通常为Γ，动量为零。