Grafena adalah istilah untuk struktur khusus atau alotrop atom karbon di mana mereka merakit diri menjadi enam cincin atom karbon ikatan ganda dalam lembaran dua dimensi. Pada skala atom, graphene menyerupai struktur kawat ayam, atau pagar rantai, dan merupakan struktur dua dimensi berulang yang, ketika dilipat menjadi silinder, dikenal sebagai karbon nanotube, atau, ketika dibentuk menjadi bola. , sering disebut sebagai buckyball atau fullerene. Salah satu area paling umum di mana lembaran graphene ada secara alami dan diproduksi dalam jumlah kecil adalah di tempat yang biasanya disalahartikan sebagai pensil timah, yang menggosok lembaran kisi karbon dari titik pensil ketika digosok pada kertas, meninggalkan bekas pensil yang sudah dikenal. .
Baik bahan grafit dan penelitian teknologi graphene dianggap sangat penting di abad ke-21 sehingga dua peneliti yang berbasis di Inggris memenangkan Hadiah Nobel Fisika di Universitas Manchester pada tahun 2010. Andre Geim, fisikawan Belanda-Rusia, dan Konstantin Novoselov, seorang fisikawan Rusia-Inggris, menemukan metode praktis untuk menghasilkan lapisan atom tunggal graphene. Aplikasi untuk lapisan atom graphene menjangkau spektrum dari bentuk penyimpanan data yang sangat padat di komputer hingga ultracapacitators untuk menyimpan energi listrik, dan sel surya fleksibel yang dapat menggantikan pekerjaan yang sulit dengan silikon. Bentuk dua dimensi yang unik dari lembaran graphene juga membuatnya berguna dalam penelitian fisika partikel di fasilitas akselerator nuklir, di mana mereka dapat memiliki massa diam nol, memungkinkan mereka untuk menunjukkan ciri-ciri Prinsip Ketidakpastian Heisenberg ketika dibombardir oleh aliran elektron relativistik.
Banyaknya aplikasi komersial potensial untuk graphene telah menyebabkan peningkatan yang stabil dalam makalah yang diterbitkan oleh komunitas ilmiah. Pada tahun 2011, lebih dari 25,000 makalah penelitian dan paten telah diajukan untuk aplikasi graphene, dengan rata-rata tahunan melonjak dari 157 pada tahun 2004 menjadi lebih dari 2,500 makalah pada tahun 2010. Perkembangan perangkat fotonik dan optoelektronik graphene adalah salah satu bidang yang paling menjanjikan yang sedang diteliti. Hal ini karena bahan tersebut dapat meningkatkan efisiensi panel light emitting diode (LED) yang digunakan dalam segala hal mulai dari layar komputer dan televisi hingga sensor cahaya. Grafena akan membuat tampilan seperti itu fleksibel dan lebih tahan lama, dan menggantikan kebutuhan untuk menggunakan logam langka dan terkadang beracun dalam pembuatannya, seperti platinum dan indium.
Salah satu sifat utama graphene yang membuatnya berguna sebagai layar sentuh fleksibel untuk mesin anjungan tunai mandiri (ATM) atau sel surya adalah dapat transparan untuk melewatkan cahaya dan konduktor listrik yang efisien pada saat yang bersamaan. Tidak sampai Hadiah Nobel dalam fisika diberikan pada tahun 2010, bagaimanapun, cara mudah untuk membuat sejumlah besar lapisan atom tunggal dari material itu mungkin. Sejak publikasi metodologi manufaktur oleh peneliti Universitas Manchester, para ilmuwan Korea Selatan telah menemukan cara untuk meningkatkan proses untuk menghasilkan lembaran bahan yang dapat digunakan untuk layar tampilan komputer dan televisi berukuran standar.