石墨烯是将如同苯环一样、由6个碳元素组成的六角形在二维平面上相互连接形成的六连环薄片。也叫石墨烯薄片。将这种薄片卷成筒状就是碳纳米管，多层层叠就是石墨。
石墨烯薄片的上下有π电子离域。就石墨而言，电子通过与层叠的相邻薄片的π电子重叠，进一步离域，趋于稳定。就碳纳米管而言，石墨烯薄片呈圆筒构造，变成单层时，其曲率进一步减小，允许的电子状态只有几个，因此具备量子效应。
由此可见，石墨烯是介于石墨和碳纳米管之间的材料，不过近年石墨烯本身备受关注。从2006年开始研究论文急剧增加，作为形成纳米尺寸晶体管和电路的“后硅时代”的新潜力材料，在美国研究尤其活跃。
石墨烯的物理特性有载流子迁移率高达20万cm2/Vs、高于金属和碳纳米管。此外有报告称，其还具有（1）能够大幅降低纳米元件*的1/f噪声、（2）呈负折射率、（3）石墨烯上的电子就像质量为零那样运动等特性。另外，有人指出其还具备介于金属和半导体之间的若干特殊性质，其多种特性突然令人倍感兴趣。由于还有很多不明之处，研究人员可以大显身手。
供应和开发情况
美国IBM利用双层石墨烯大幅降低1/f噪声
美国IBM将两层石墨烯重叠，试制了晶体管，结果发现能够大幅降低纳米元件*的1/f噪声。一般而言，纳米元件随着尺寸减小，被称作1/f的难以控制的噪声越来越明显，存在信噪比恶化的问题。这种现象就是的“波格定律（Hooge's law）”，即使采用石墨烯、碳纳米管以及硅材料也会产生这种现象。噪声之所以得到控制，估计是因为两层石墨烯之间发生了强电子结合，今后将进一步详细阐明原因。
富士通研形成碳纳米管与石墨烯的复合构造体
富士通研究所在相对于底板呈垂直方向整齐生成的多层碳纳米管上成功自组织形成了由几层到几十层石墨自组织形成的新复合构造体。该研究所表示，今后将通过阐明该复合构造体的形成机理，详细查明其物理性质，应用于发挥其特长的电子部件上
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