Grafen eller grafén er et ét-atomigt Carbon-lag, der består udelukkende af carbonatomer med sp2-bindinger i et regulært heksagonalt gitter og frit bevægelige π-elektroner. Grafen er transparant, elektrisk ledende, varmeledende og 200 gange stærkere end stål, hvilket gør at det bliver betegnet som et mirakelmateriale.[1][2]
Opdagelsen af grafen gjorde at Andre Geim og Konstantin Novoselov i 2010 fik Nobelprisen i fysik, da man før kun havde beskæftiget sig med grafen teoretisk, og man ikke mente at det var stabilt.
Grafen er en to-dimensional version af Buckminsterfulleren eller 'Buckyballs' og kulstof-nanorør.
Mekanisk og elektrisk er grafen bemærkelsesværdigt samtidig med at det er en fantastisk varmeleder – faktisk den bedste kendte varmeleder – hvilket tilsammen gør grafen til et vidunderstof i computerindustrien. Den mindste transistor er blevet fremstillet af grafen. Grafen kan lede elektrisk strøm, enten som ledere eller som halvledere.[3]