Grafen je material sestavljen iz ogljikovih atomov, ki so razporejeni v šesterokotno strukturo (v obliki satovja). Je dvodimenzionalen material z debelino enega atoma ( pribl. 0,34 nm).
Grafen je veliko tanjša oblika grafita. Grafit je sestavljen iz zaporednih plasti grafena. Visokokakovosten grafen je trden, lahek, skorajda prozoren in je izreden prevodnik toplote in elektrike.