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石墨烯是由碳原子組成的二維晶體，石墨烯導熱只有一個原子厚度。2004年，英國曼徹斯特大學的物理學家安德烈加姆(Andre Gam)和康斯坦丁諾沃肖洛夫成功地從石墨中分離出石墨烯，這證明了石墨烯可以單獨存在，并獲得了2010年諾貝爾物理學獎。
石墨烯是世界上最薄、最堅硬的納米材料。它幾乎是完全透明的，石墨烯導電只吸收2.3%的光；熱導率高達5300瓦/米克，高于碳納米管和金剛石。常溫下，其電子遷移率大于15000cm2/vs，高于碳納米管或硅晶體，電阻率僅為10-6cm，低于銅或銀。它是世界上電阻率極低的材料。由于其極低的電阻率和極快的電子遷移，有望用于開發新一代具有更薄和更快導電性的電子元件或晶體管。石墨烯本質上是一種透明的良導體，因此它也適用于制造透明觸摸屏、光板甚至太陽能電池。
石墨烯的出現在科學界激起了巨大的波瀾。已經發現石墨烯具有非凡的導電性，比鋼強幾十倍，并且具有優異的透光率。它的出現有望引發現代電子技術領域的一場革命。在石墨烯中，電子可以非常有效地遷移，而傳統的半導體和導體，如硅和銅，表現不如石墨烯。由于電子和原子之間的碰撞，傳統的半導體和導體以熱的形式釋放一些能量。
