石墨烯是一种由碳原子构成的单层平面晶体结构材料，具有独特的物理、化学和机械性质。石墨烯的结构类似于石墨，但只有一个原子层厚度，因此被称为二维材料。石墨烯的碳原子排列呈六边形晶格结构，每个碳原子与周围三个碳原子形成sp2杂化轨道，形成一个平面的六元环结构，这种结构使得石墨烯具有高度的强度、导电性和导热性。

石墨烯的发现是由安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫于2004年在英国曼彻斯特大学进行的实验，他们使用胶带将石墨烯从石墨中剥离出来，并通过扫描隧道显微镜对其进行了观察和研究。石墨烯的独特性质使得它在许多领域都有广泛的应用，例如电子学、能源、生物医学等。