Grafen /grafén/ [gra'feːn] är en allotrop av grundämnet kol, som till stora delar har samma egenskaper och uppbyggnad som grafit. Till skillnad från grafit utgörs grafen av en ytterst tunn skiva, endast ett atom-lager tjockt. Atomerna är ordnade i ett hexagonalt mönster, vilket ger materialet ett antal unika egenskaper utöver de som delas med grafit. Det är böjligt och mycket lätt, ett flak på en kvadratmeter väger bara 0,77 mg.[1]
Nobelpriset i fysik 2010 tilldelades Andre Geim och Konstantin Novoselov "för banbrytande experiment rörande det tvådimensionella materialet grafen".[2]