石墨烯是仅由碳原子构成的单质分子。物质的性质不仅取决于组成分子的原子的组成和数目,还取决于分子的结构。 组成石墨烯的碳原子有四个价电子,以sp2杂化轨道与其他三个碳原子形成三个共价键。六个碳原子形成一个正六边形的环。在同一平面形成层状结构。在同一平面的碳原子还有一个P轨道,它们互相重叠形成离域的π轨道。它上面的电子可以在晶格中自由移动。 石墨烯是二维蜂窝状结构。具有优异的光学、电学与力学性能,具有广泛的应用前景。