石墨烯是由碳六元环组成的两维(2d)周期蜂窝状点阵结构, 它可以翘曲成零维(0d)的富勒烯(fullerene),卷成一维(1d)的碳纳米管(carbon nano-tube, cnt)或者堆垛成三维(3d)的石墨(graphite), 因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环, 是目前最理想的二维纳米材料.。理想的石墨烯结构是平面六边形点阵，可以看作是一层被剥离的石墨分子，每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。二维石墨烯结构可以看是形成所有sp2杂化碳质材料的基本组成单元。