石墨是由碳原子排列成六角形蜂巢狀的平面薄膜層層堆疊而成，層與層之間藉由凡得瓦力吸引。科學家早就好奇：是否可以打破層與層之間的凡得瓦力，得到單層的蜂巢狀結構呢？由於低維度結晶體熱擾動的考量，科學家原本認定這種單層的石墨結構只存在於理想中，無法實際存在於真實世界。但2004年，杰姆（Andre Konstantin Geim）與諾沃謝洛夫（Konstantin Novoselov）利用膠帶黏著剝離的方法，逐次薄化石墨片而得到單層的結構，也就是理想單層碳原子排成六角蜂巢狀的「石墨烯」，厚度僅0.34奈米。
