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石墨烯是由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，是目前已知的最薄的一種材料。單層的石墨烯只有一個碳原子的厚度，這種厚度使得石墨烯擁有了許多石墨所不具備的特性。

2004年，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃消洛夫從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。

 在此之后，制備石墨烯的新方法層出不窮。2009年，兩位科學家在單層和雙層石墨烯體系中分別發現了整數量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應，并也因此獲得2010年度諾貝爾物理學獎。