O grafeno é um semimetal com uma pequena sobreposição entre as bandas de valência e de condução (material bandgap zero). É um alótropo (forma) de carbono que consiste em uma única camada de átomos de carbono dispostos em uma rede hexagonal. É o elemento estrutural básico de muitos outros alótropos de carbono, como grafite, diamante, carvão, nanotubos de carbono e fulerenos. Pode ser considerada uma molécula aromática indefinidamente grande, o último caso da família dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos planos. O grafeno tem muitas propriedades incomuns. É o material mais forte já testado, conduz calor e eletricidade com eficiência e é quase transparente. O grafeno apresenta um diamagnetismo grande e não linear, maior que o do grafite, e pode ser levitado por ímãs de neodímio.