Grafeen is het dunste materiaal dat mogelijk is, slechts één atoom dik. In de natuurkunde noemt men het een tweedimensionaal materiaal, ondanks dat het laagje koolstof een (zeer kleine) dikte heeft. De meeste materialen zijn driedimensionaal. Grafeen is voor een tweedimensionaal materiaal bijzonder stabiel. Dat maakt grafeen uniek.
Vanwege de unieke structuur heeft grafeen bijzondere eigenschappen. De krachtige koolstofbindingen in het materiaal maken grafeen tot het sterkste materiaal tot nu toe. Verder is grafeen doorzichtig en flexibel en stijf tegelijk. Je kunt het opvouwen, opblazen en laten trillen als een trommelvlies. Het ultieme cadeau voor de wetenschapper; het is ongelooflijk veelzijdig speelmateriaal, waarmee de natuur beter begrepen kan worden.