在化學(xué)元素周期表中，碳的方位并不特別，但它卻是和人類聯(lián)絡(luò)Z密切、是人類Z早接觸和運(yùn)用的化學(xué)元素。木炭可能是人類最早運(yùn)用的碳材料。生活在遠(yuǎn)古時(shí)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(yùn)用碳材料的前史現(xiàn)已漫長(zhǎng)得難以講究，但對(duì)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(xiàn)的“新”面孔。
       然而，它們?cè)诘厍蛏匣蛟S現(xiàn)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(yuǎn)古的人們正在烤制他們的美食。漫漫的寒夜里，閃耀著幾點(diǎn)溫暖的火光，那是原始人在巖洞里圍著篝火跳舞，偶然會(huì)有天才的藝術(shù)家在巖壁上用木炭留下他們深重的考慮。沒有人會(huì)懷疑，那些青煙中、火光中，那些巖壁上的炭畫中，必定會(huì)有數(shù)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(xiàn)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(shù)值超過了硅材料的10倍，是已知載流子遷移率Z高的物質(zhì)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(dá)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(dòng)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(shù)量子霍爾效應(yīng)能夠經(jīng)過電場(chǎng)效果改改動(dòng)學(xué)勢(shì)而被調(diào)查到，而科學(xué)家在室溫條件下就調(diào)查到了石墨烯的這種量子霍爾效應(yīng)。
       石墨烯中的載流子遵循一種特別的量子地道效應(yīng)，在碰到雜質(zhì)時(shí)不會(huì)發(fā)生背散射，這是石墨烯局域超強(qiáng)導(dǎo)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(zhì)量，他們的速度是和動(dòng)能沒有聯(lián)絡(luò)的常數(shù)。
       石墨烯是一種零距離半導(dǎo)體，因?yàn)樗膫鲗?dǎo)和價(jià)帶在狄拉克點(diǎn)相遇。在狄拉克點(diǎn)的六個(gè)方位動(dòng)量空間的邊際布里淵區(qū)分為兩組等效的三份。相比之下，傳統(tǒng)半導(dǎo)體的主關(guān)鍵通常為Γ，動(dòng)量為零。