Graphen wurde erstmals im Jahr 2004 von Andre Geim und Konstantin Novoselov an der Universität Manchester in Großbritannien isoliert. Sie erhielten später den Nobelpreis für Physik im Jahr 2010 für "bahnbrechende Experimente bezüglich der zweidimensionalen Material Graphen". Ihre ersten Experimente führten schließlich zu Material mit einer Dicke von 1 Atom.

Graphen ist ein Allotrop des Kohlenstoffs, eine flache Mono-Schicht Kohlenstoffatome, die in einer sechseckigen 2-dimensionalen Wabenstruktur dicht gepackt sind. Kohlenstoff mit 2 bis 10 Schichten wird in der Regel als "paar-Ebene Graphen" (Few-Layer Graphene), und bis zu 100 Schichten dick "Graphen-Nanoplatelets" genannt. Dickeres Material ist herkömmlicher Graphit.

Graphen ist das künstlich hergestelltes Material, das am nächsten zu einem 2D Material kommt; Es hat gute mechanische Steifigkeit, Festigkeit und Elastizität, sehr hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit, und findet Anwendungen in der Elektronik, Schutzbeschichtungen, Verbundwerkstoffe und vielen anderen Bereichen.