کربن ( واژه لاتین  carbo به معنی زغال چوب) بخش بسیار مهمی در تمامی موجودات زنده‌ است و در ساخت ترکیبات مهم شیمیایی بسیاری شرکت دارد تا آنجا که می‌دانیم بدون این عنصر زندگی وجود نخواهد داشت. پیوند کوالانسی هر اتم کربن با انواع دیگر اتم ها یا اتم های کربن دیگر، ساختارهای نامحدود و بسیار متنوع را ایجاد می نماید از این رو ده ها میلیون ترکیب کربنی که برای جهان شناخته شده‌است در جهان هستی وجود دارد که هزاران نوع آنها در فرآیندهای حیاتی و واکنشهای آلی و بسیار مهم اقتصادی، نقش دارند. .ﻛﺮﺑﻦ ﭼﻬﺎرﻣﻴﻦ ﻋﻨﺼﺮ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ از ﻧﻈﺮ ﻓﺮاواﻧﻲ در ﺟﻬﺎن ﺑﻌﺪ از ﻫﻴﺪروژن، ﻫﻠﻴﻮم و اﻛﺴﻴﮋن به شمار میرود و تا کنون هشت آلوتروپ آن شناخته شده است.(1) اوربیتال های کربن طبق الگوی 2s2 2p2 1s2پر شده  و دارای چهار اوربیتال خالی و چهار الکترون آزاد می باشد که امکان تشکیل چهار پیوند را برای این اتم‏ها مهیا می‏ سازد. پیوندهایی که این اتم‏ها تشکیل می ‏دهند، در ترکیبات گوناگون به شکل های متفاوتی دیده می‏شود و بنابراین خواص متفاوتی نیز ایجاد می‏ کند شکل 1-1

شکل1-1: نمودار فازی کربن

آلوتروپ گرافن ورقه ای دو بعدی (d2) از اتم های کربن در یک پیکربندی شش ضلعی (لانه زنبوری) می باشد که اتم ها با هیبرید sP2 به هم متصل شده اند.گرافن جدید ترین عضو خانواده مواد کربنی گرافیتی چند بعدی می باشد. صفحات گرافن با کنار هم قرار گرفتن اتم‏های کربن تشکیل می‏شوند. در یک صفحه گرافن، هر اتم کربن با ۳ اتم کربن دیگر پیوند داده است. این سه پیوند در یک صفحه قرار دارند و زوایای بین آن‏ها با یکدیگر مساوی و برابر ۱۲۰ درجه است. در این حالت، اتم‏های کربن در وضعیتی قرار می‏گیرند که شبکه‏‌ای از شش ضلعی‏های منتظم را در حالت ایده آل ایجاد می‏کنند. طول پیوند کربن-کربن در گرافن در حدود ۱۴۲نانومتر است. ﺷﻬﺮت ﮔﺮاﻓﻦ ﺑﻪ دﻟﻴﻞ وﻳﮋﮔﻴﻬﺎی ﻣﻨﺤﺼﺮ به فرد آن اﺳﺖ ﭼﺮا ﻛﻪ اوﻟﻴﻦ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻳﻚ ﺑﻠﻮر دو ﺑﻌﺪی اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻪ ﻟﺤﺎظ ﺗﺮﻣﻮدﻳﻨﺎﻣﻴﻜﻲ ﺧﻮاص ﻣﺘﻔﺎوﺗﻲ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻣﻮاد ﺳﻪ ﺑﻌﺪی دارد .ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﭘﺲ از اﺻﻼح ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ آن، ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ به عنوان ﻳﻚ ﻣﻮﻟﻜﻮل ﺑﺰرگ در زﻣﻴﻨﻪ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻴﻚ، ﻣﻮاد ﻛﺎﻣﭙﻮزﻳﺖ و ﺳﺎﻳﺮ ﺗﺤﻘﻴﻘﺎت ﻣﻴﺎن رﺷﺘﻪ ای ﺑﻪ ﻛﺎر ﺑﺮده ﺷﻮد.(2) شکل ۲-۱

شکل 2-1:ساختار اتمی صفحه گرافن؛در این شکل اتم‏ های کربن با نقاط سیاه و پیوندها با نقطه چین نمایش داده شده‏ اند