石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是目前已知的最薄的一种材料。单层的石墨烯只有一个碳原子的厚度，这种厚度使得石墨烯拥有了许多石墨所不具备的特性。

2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫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殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断这样操作，于是薄片越来越薄，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。

 在此之后，制备石墨烯的新方法层出不穷。2009年，两位科学家在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应，并也因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。