Grafenas yra medžiaga, sudaryta iš šešiakampės anglies atomų struktūros (panašios į bičių korį); tai dvimatė medžiaga, kurios storis – tik vienas atomas (maždaug 0,34 nm).
Grafenas yra daug plonesnė grafito forma; grafitą sudaro nuosekliai išdėstyti grafeno sluoksniai. Aukštos kokybės grafenas yra stipri, lengva, beveik skaidri ir puikiai praleidžianti šilumą ir elektrą medžiaga.