石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化办法形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维资料，所以又叫做单原子层石墨。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，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此一起取得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体出产的办法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜出产办法为化学气相堆积法（CVD）。因为其非常良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，在物理学、资料学、电子信息、计算机、航空航天等范畴都得到了长足的发展。
    作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新式纳米资料，石墨烯被称为“黑金”，是“新资料之王”，科学家乃至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有或许掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革新。
    实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就或许是几层乃至只是一层石墨烯。
    2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和克斯特亚·诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov）发现他们能用一种非常简略的办法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特别的胶带上，扯开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，所以薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。
    这以后，制备石墨烯的新办法层出不穷，经过5年的发展，人们发现，将石墨烯带入工业化出产的范畴已为时不远了。因此，在随后三年内，安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在单层和双层石墨烯系统中别离发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应，他们也因此取得2010年度诺贝尔物理学奖。在发现石墨烯以前，大多数物理学家以为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以，它的发现立即震撼了凝集体物理学学术界。虽然理论和试验界都以为完美的二维结构无法在非绝对零度安稳存在，可是单层石墨烯在试验中被制备出来。