在化學元素周期表中，碳的方位并不特別，但它卻是和人類聯絡Z密切、是人類Z早接觸和運用的化學元素。木炭可能是人類最早運用的碳材料。生活在遠古時代的人們不僅用木炭生火取暖，而且還用木炭在巖壁上作畫，甚至美容。盡管人們運用碳材料的前史現已漫長得難以講究，但對碳材料家族中終究有哪些成員依然不敢說全然了解。富勒烯、碳納米管、石墨烯，這些都是近幾十年來碳材料家族中才出現的“新”面孔。
       然而，它們在地球上或許現已存在了上百萬年。蒼茫的林海中，升起了一股裊裊的青煙，那是遠古的人們正在烤制他們的美食。漫漫的寒夜里，閃耀著幾點溫暖的火光，那是原始人在巖洞里圍著篝火跳舞，偶然會有天才的藝術家在巖壁上用木炭留下他們深重的考慮。沒有人會懷疑，那些青煙中、火光中，那些巖壁上的炭畫中，必定會有數量可觀的富勒烯、碳納米管和石墨烯。不管怎么說，石墨烯是2004年才被現代的人們所重視。
       石墨烯在室溫下的載流子遷移率約為15000cm2/（V·s），這一數值超過了硅材料的10倍，是已知載流子遷移率Z高的物質銻化銦（InSb）的兩倍以上。在某些特定條件下如低溫下，石墨烯的載流子遷移率甚至可高達250000cm2/（V·s）。與許多材料不一樣，石墨烯的電子遷移率受溫度改動的影響較小，50-500K之間的任何溫度下，單層石墨烯的電子遷移率都在15000cm2/（V·s）左右。
       別的，石墨烯中電子載體和空穴載流子的半整數量子霍爾效應能夠經過電場效果改改動學勢而被調查到，而科學家在室溫條件下就調查到了石墨烯的這種量子霍爾效應。
       石墨烯中的載流子遵循一種特別的量子地道效應，在碰到雜質時不會發生背散射，這是石墨烯局域超強導電性以及很高的載流子遷移率的原因。石墨烯中的電子和光子均沒有靜止質量，他們的速度是和動能沒有聯絡的常數。
       石墨烯是一種零距離半導體，因為它的傳導和價帶在狄拉克點相遇。在狄拉克點的六個方位動量空間的邊際布里淵區分為兩組等效的三份。相比之下，傳統半導體的主關鍵通常為Γ，動量為零。