گرافن
گرافن (Graphene) نامِ یکی از آلوتروپ های کربن است. این ماده در حقیقت یک لایه از گرافیت است .
هر چند نخستین بار در سال ۱۹۴۷ فیلیپ والاس دربارهٔ گرافن نوشت و سپس از آن زمان تلاش‌هایِ زیادی برایِ ساختِ آن صورت گرفته بود اما تا سال ۲۰۰۴ طول کشید تا این ماده ساخته شود . در این سال آندره گایم و کنستانتین نووسلف ، از دانشگاه منچستر موفق به ساختِ این ماده شدند و جایزهٔ نوبل فیزیک 2010 را به خاطرِ ساختِ این ماده ی دوبعدیاز آنِ خود کردند .
گرافن دارای ساختار دو بعدی از یک لایه منفرد شبکه ی لانه زنبوری کربنی می‌باشد. طول پیوند کربن ـ کربن در گرافن در حدود 142/0 نانومتر است. ساختار زیر بنایی برای ساخت نانو ساختارهای کربنی، تک لایه گرافن است که اگر بر روی هم قرار بگیرند توده سه بعدی گرافیت را تشکیل می‌دهند که بر هم کنش بین این صفحات از نوع واندروالسی با فاصلهٔ بین صفحه‌ای 335/0 نانومتر می‌باشد. اگر تک لایه گرافیتی حول محوری لوله شود ، نانو لوله ی کربنی و اگر به صورت کروی پیچانده شود ، فولرن را شکل می‌دهد . لایه‌های گرافنی از ۵ تا ۱۰ لایه را به نامگرافن کم لایه و بین ۲۰ تا ۳۰ لایه را به نام گرافن چند لایه، گراین ضخیم و یا نانو بلورهای نازک گرافیتی، می‌نامند. گرافین خالص تک لایه ازخود خواص شبه فلزی نشان می‌دهد . علاوه بر این‌ها خصوصیات سامانه‌های گرافن بطور مستقیم به تعداد لایه‌های گرافن موجود در سامانهٔ مورد نظر بستگی دارد. به عنوان مثال، گذردهی نوری برای گرافن تک لایه تقریبا برابر با ۹۷ درصد و مقاومت صفحهٔ آن ۲/۲ می‌باشد وگذردهی نوری برای گرافین‌های دو، سه و چهار لایه به ترتیب ۹۵، ۹۲ و ۸۹ درصد با مقاومت صفحهٔ به ترتیب ۱، ۷۰۰ و ۴۰۰ است که نشان دهندهٔ آن است که با افزایش تعداد صفحات گرافن گذردهی نوری سامانه کم می‌شود .
خواص منحصربفرد گرافن آن را کاندیدهای بسیار مطلوبی برای طراحی نسل بعدی قطعه‌های الکترونیکی و نوری همچون ترانزیستورهای بالستیک، ساطع کننده‌های میدان، عناصر مدارهای مجتمع، الکترودهای رسانای شفاف، و حسگرها قرار داده است. همچنین، رسانندگی الکتریکی و گذردهی نوری بالای گرافین، آن را به عنوان کاندیدی مناسب برای الکترودهای رسانای شفاف، که مورد استفاده در صفحه‌های لمسی و نمایشگرهای بلوری مایع و سلول‌های فوتوالکتریک و به علاوه دیودهای آلی ساطع کننده نور (OLED) معرفی می‌کند. بکار گیری بسیاری از این سامانه‌های اشاره شده منوط به داشتن تک لایه گرافنی پایدار بر روی زیر لایه مناسب با گاف انرژی قابل کنترل می‌باشند که این موضوع خود با چالش جدی روبروست.
امروزه روش‌های بسیار متنوعی برای ساخت گرافن بکار برده می‌شود که از متداول‌ترین آنها می‌توان به روش‌های لایه برداری مکانیکی، لایه برداری شیمیایی، سنتزشیمیایی و رسوب بخار شیمیایی (CVD) را نام برد. برخی روش‌های دیگری همانند شکافتن نانو لوله‌های کربنی و ساخت باامواج ماکرویو نیز اخیرا بکاربرده شده‌اند.