Il grafene è una delle forme di carbonio. Come i diamanti e la grafite, le forme (o "allotropi") del carbonio hanno strutture cristalline diverse, e questo conferisce loro proprietà diverse. Il grafene è la forma di base 2D (bidimensionale) di una serie di allotropi 3D, come la grafite, il carbone, il fullerene e i nanotubi di carbonio.
Il termine grafene è stato coniato come combinazione di grafite e del suffisso '-ene' da Hanns-Peter Boehm, che nel 1962 ha descritto le lamine di carbonio monostrato. Il grafene è come una struttura a nido d'ape o 'filo di pollo', fatta di atomi di carbonio e dei loro legami. La grafite è costituita da molti fogli di grafene impilati insieme.
Tre milioni di fogli di grafene impilati a formare grafite sarebbero spessi solo un millimetro.
Il Premio Nobel per la Fisica 2010 è stato assegnato a Sir Andre Geim e Sir Konstantin Novoselov "per gli esperimenti innovativi sul grafene bidimensionale".
I supercondensatori di grafene sono tra le possibili applicazioni.
