A grafén hatszögletes (méhsejt-szerű) szerkezetbe rendeződött szénatomokból jön létre; ez csupán egyetlen atom vastagságú (0,34 nm) 2-dimenziós anyag.
A grafén a grafit sokkal vékonyabb alakja; a grafitot a grafén egymást követő rétegei alkotják. A legjobb minőségű grafén erős, könnyű és majdnem átlátszó, és kitűnő hő- és elektromos vezető.