Grafen to materiał utworzony z atomów węgla połączonych w strukturę sześciokątną (przypominającą plaster miodu); grafen to materiał dwuwymiarowy o grubości zaledwie jednego atomu (około 0,34 nm).
Grafen to znacznie cieńsza postać grafitu; grafit powstaje z nakładania kolejnych warstw grafenu. Wysokiej jakości grafen jest mocny, lekki, niemal przezroczysty oraz jest świetnym przewodnikiem energii cieplnej i elektrycznej.