กราฟีน (Graphene) เป็นชั้นอะตอมชนิดหนึ่งของคาร์บอน โดยมันเป็นชั้นอะตอมที่มีโครงสร้างที่เรียงตัวต่อกันเพียงชั้นเดียวเป็นรูปหกเหลี่ยม โดยกราฟีนนั้นเป็นอะตอมที่มีความบางและมีความโปร่งใสมาก ๆ ซึ่งความบางของมันนั้นบางยิ่งกว่าเส้นผมของคนเราอีก จึงทำให้เราไม่สามารถมองเห็นกราฟีนได้ด้วยตาเปล่า ต้องส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้น เราถึงจะสามารถมองเห็นกราฟีนได้
โดยลักษณะของกราฟีนที่ส่องผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนนั้นจะมีลักษณะที่เป็นเยื่อบาง ๆ ที่มีลักษณะที่แผ่กว้าง หรือ อาจที่จะซ้อนทับกันหลายๆ ชั้น คล้ายกับกระดาษยับ ๆ ได้ อีกทั้งถ้าหากเรานำกราฟีนมาวางซ้อนกันหลาย ๆ ชั้น กราฟีนจะแปรเปลี่ยนสภาพกลายเป็น แกรไฟต์ (Graphite) โดยมันเป็นวัสดุที่นำมาผลิตเป็นไส้ดินสอที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบันนั่นเอง
กราฟีนจึงเป็นอะตอมของคาร์บอนชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติที่แข็งแรงมาก ๆ โดยค่าความแข็งแรงที่วัดได้นั้นมากยิ่งกว่าเพชรเสียอีก แต่ทั้งนี้กราฟีนนั้นสามารถนำมาบิด หัก หรือ งอ ได้ โดยที่ไม่เกิดการเสียรูป หรือ เสียหายใด ๆ เลยแม้แต่น้อย อีกทั้งกราฟีนยังเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีมาก ๆ โดยมันสามารถนำไฟฟ้าได้ดีเสียยิ่งกว่าทองแดงหลากหลายเท่า
แต่นอกจากที่มันจะนำไฟฟ้าได้ดีแล้ว มันยังนำความร้อนได้ดีอีกด้วย โดยในหลาย ๆ อุตสาหกรรมนั้นก็ได้มีการนำกราฟีนไปผลิตเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ระบายความร้อนภายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มากมาย และถึงแม้ว่ากราฟีนนั้นจะมีความบางเบาและโปร่งใสมากแค่ไหนก็ตาม แต่มันสามารถรองรับน้ำหนักมาก ๆ ได้ดีเยี่ยม แม้แต่สัตว์ที่มีขนาดใหญ่อย่างช้างนั้น กราฟีนก็ยังสามารถรองรับน้ำหนักได้โดยที่ไม่เกิดความเสียหายแต่อย่างใด