Grafen (prema grafit) je sloj grafita debljine jednoga atoma i duljine do nekoliko mikrometara, dvodimenzionalna mreža ugljikovih atoma šesterokutne (heksagonalne) strukture. Zbog iznimnih mehaničkih svojstava (velike gustoće, čvrstoće, elastičnosti), velike električne vodljivosti i gotovo potpune prozirnosti može se primijeniti u izradi kompozitnih materijala, elektroničkih i logičkih sklopova, te zaslona osjetljivih na dodir (eng. touch screen) i sunčanih članaka. [1]
Grafen je dvodimenzionalna ugljikova struktura debljine jednog atoma. Dvojica znanstvenika Andre Geim i Konstantin Novoselov izdvojili su je 2004. iz dijela grafita. Za izdvajanje su rabili ljepljivu traku i tako prvi put dobili minijaturne djeliće tog materijala. Grafit debljine jednog milimetra sadrži tri milijuna slojeva grafena naslaganih jedan na drugi koji su međusobno labavo povezani.
Grafen je gotovo potpuno proziran, ali je istodobno i toliko gust, da ni najmanji atomi plina ne mogu proći kroz njega. Kao provodnik struje je jednako dobar kao i bakar. Grafen ima kao materijal izuzetno specifična svojstva. To je veliki kristal, koji je vrlo čvrst – sto puta jači od najjačeg čelika – a može se rastegnuti i do 20%.
Grafen je istovremeno i najtanji i najjači poznati materijal. Otkriće se odmah odrazilo na brojna druga područja znanosti, od kvantne fizike do praktične elektronike.
Budući da je gotovo providan i dobar je električni vodič, grafen je prikladan za izradu providnih zaslona osjetljivih na dodir, svjetlosnih panela i solarnih članaka. Pomiješan s plastikom, omogućava izrade laganih i superjakih kompozitnih materijala za sljedeću generaciju satelita, zrakoplova i automobila.
Grafen nudi fizičarima mogućnost za proučavanje dvodimenzionalnih materijala s jedinstvenim svojstvima i zahvaljujući njemu mogući su pokusi koji omogućuju nove uvide u pojave kvantne fizike. Očekuje se da će grafenski tranzistori zamijeniti silicijske i omogućiti izradu još djelotvornijih računala.
Grafenski tranzistor mogao bi teoretski raditi i brže i na višim temperaturama u odnosu na klasični silicijski.
Grafen je krajnje lak nanomaterijal. Zbog krajnje male gustoće gotovo je proziran. Krajnje je fleksibilan i ujedno je najjači materijal u prirodi, 200 puta veće otpornosti od čelika. Vrlo su mu povoljna i nevjerojatna elektronička, kemijska, magnentna, optička i biomedicinska svojstva. Poboljšava mehanička svojstva proizvodima gdje je primijenjen.[2]