石墨烯，一種由石墨剝離出之單層石墨材料，於 2004 年首度由英國曼徹斯特大學物理學家 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov 成功從石墨中分離出石墨烯而證實其可以單獨存在，兩人也因「 for groundbreaking experiments regarding the two-dimensional material graphene 」共同獲得 2010 年諾貝爾物理學獎。

石墨烯是以 sp2 混成軌域組成六角形蜂巢排列之二維晶體，厚度 0.335 nm，僅一個碳原子直徑，是目前世上最薄的材料，卻擁有傑出的力學性質，機械強度遠高於鋼鐵百倍，比重卻僅約鋼鐵的四分之一，可作為輕型航空器材料；而電學性質部分，電阻較銅與銀低，為目前已知材料中於室溫下電阻最低的，且電子遷移率高，因此應用於電子元件材料將有優秀的表現；其幾近透明加上具備良好導電性，也在光電領域上受到關注，未來也可應用於太陽能電池、觸控面板與其他相關產業。
石墨烯之理論物理特性如下：
熱傳導係數達 5300 W/m‧K
比表面積可達 2630 m2/g
電阻率僅約 10-6 Ω‧cm
電子遷移率可達 2‧105 cm2/V‧s
光學透明度可達 97.7 %

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