탄소원자들이 벌집 모양으로 얽혀 있는 얇은 막 형태의 나노 소재. 탄소원자들이 원통 모양으로 연결된 탄소나노튜브와는 전혀 성질이 다르다. 인류가 만들어낸 최초의 '2차원 결정체'로 현존하는 물질 중 가장 단단하고 얇은(약 0.2㎚) 물질로 알려져 있으며 상온에서 열 전도율이 가장 좋고 구리보다 전류밀도(단위면적당 전자를 보낼 수 있는 양)가 100만배 이상 높다. 그래핀을 통과하는 전자는 초당 105m 속도(빛 속도의 300분의 1)로 흐른다. 형태가 조금만 바뀌어도 전기적 성질이 바뀌는 탄소나노튜브보다 훨씬 안정적이다. 휘거나 비틀어도 깨지지 않아 '플렉서블 디스플레이'의 원천 기술로 주목받고 있다. 또한 초고속 나노 메모리, 차세대 태양전지, 핸드폰 등 적용 범위가 무궁무진하다.