石墨烯是单个原子厚的碳，2004 年，英国剑桥大学科斯提亚·诺沃肖洛夫博士和安德烈·盖姆教授通过用胶带反复剥离石墨薄片的方法，得到了稳定存在的石墨烯。但扩大石墨烯的生产规模面临诸多困难，例如，目前制造大量石墨烯的工业方法需要在超过1000摄氏度的高温下进行。近日，日本科学家在南非一座地下金矿里的32亿年历史的岩石内，首次发现了天然形成的石墨烯，这将有助科学家们研发出更节能的生产这样一种材料的方法，以大范围的应用于电子等诸多领域。
现在，日本北海道大学研究团队首次发现了天然石墨烯，这种石墨烯似乎在温度不高于300摄氏度的情况下，在南非富含黄金的巴伯顿绿岩带形成。若能够了解石墨烯在低温下如何形成，将有利于开发出更节能的生产方法。
研究人员从南非谢巴金矿采集了24个岩石样本，并使用电子显微镜进行了分析。结果发现了非同寻常且罕见的碳结构，包括几微米的细丝和薄片，而石墨烯似乎在嵌入岩石内的较大晶体纳米颗粒周围形成了一层薄膜。
研究人员还使用分光镜观察了样本，以测量不同碳同位素的浓度。他们发现，一种特殊的具有生物学“迹象”的碳同位素的浓度升高。这表明这种碳来自于海洋表面附近的细菌，这些细菌死亡并落入海底，其腐殖质沉淀后，会与海洋中的氢氧化铁发生化学反应，形成含碳化合物，并在高压高温的影响下，变成奇异形式的碳。团队计划开展进一步分析，以确定包含石墨烯结构的详细情况，因为其展示出了独特的性质。例如，石墨烯膜看起来是透明的，而不是通常在显微镜下出现的黑色，这表明其结构中还包含其他元素。
去年，德国哥廷根大学领导的一个国际研究团队，在对天然双层石墨烯开展的高精度研究中，发现了新奇的量子效应，并从理论上对其进行了解释。这一系统制备简单，为载荷子和不同相之间的相互作用提供了新见解，有助于理解所涉及的过程，促进量子计算机的发展。
2004年，两位英国科学家用一种格外的简单的实验方法从石墨中剥离出石墨片，并借助特殊胶带得到仅由一层碳原子构成的石墨烯。石墨烯是强度最高的材料之一，具有非常好的韧性、超强导热性与导电性，应用前景十分广阔。如果将两层石墨烯彼此以特定的角度偏转，所得到的系统甚至会表现出超导性和其他激发量子效应，如磁性。但迄今为止，很难制备出这种偏转的双层石墨烯。在最新研究中，科学家们使用了天然形成的双层石墨烯。他们第一步使用简单的胶带从一块石墨中分离出石墨烯样品。为观察量子力学效应，施加了垂直于样品的高电场。他们发现，所得到系统的电子结构发生了变化，且拥有类似能量的电荷载流子出现强烈的累积效应。
研究进一步发现，在略高于绝对零度（-273.15℃）下，石墨烯中的电子可相互作用，出现了各种意想不到且复杂的量子相。如相互作用导致电子自旋对齐，使材料在没有施加外部影响的情况下具有磁性。通过改变电场，研究人员也能不断改变双层石墨烯中载流子相互作用的强度。此外，电子运动的自由度在特定条件下会受限，形成电子晶格，且由于相互排斥作用，不再有助于传输电荷，导致系统对电绝缘。
哥廷根大学物理系教授表示，新系统的主要优势之一在于材料制备格外的简单，研究人员不需要像以前那样在高温下才可以获得所需结果，可用于进一步研究各种量子态及量子计算机等。
石墨烯是一种碳原子组成的单层蜂窝状二维晶格材料，其厚度仅为一颗原子层，但其强度却比钢铁高200倍。石墨烯具备优秀能力的导热、导电和光学性质，被誉为新材料之王。石墨烯的发现为能源领域带来了革命性的变革，如太阳能电池、超级电容器、氢气存储等。
石墨烯在太阳能电池领域的应用具备极其重大价值。由于石墨烯具有高度导电性和光电转换效率，可以明显提高太阳能电池的性能。通过将石墨烯与其他半导体材料相结合，可以制造出高效、低成本的太阳能电池。此外，石墨烯薄膜还可以作为透明导电层，降低光损耗，提高太阳能电池的整体性能。
石墨烯具有高比表面积、高导电性以及良好的力学性能，使其成为制备超级电容器的理想材料。石墨烯超级电容器可以在极短的时间内存储与释放大量能量，具有高单位体积内的包含的能量和高功率密度，是未来电动汽车和可穿戴电子设备的关键组件。
氢气作为一种清洁能源，具有无污染、高能量密度等优点。然而，氢气的低储存密度限制了其在能源领域的应用。石墨烯由于具有高比表面积和优异的吸附性能，可当作一种理想的氢气储存材料。研究表明，石墨烯可以在室温下实现高效、稳定的氢气吸附，为氢能源的普及和应用提供了可能性。
锂离子电池是目前最常见的能源存储设备。然而，锂离子电池存在很多问题，如充放电速度慢、循环寿命短、安全风险隐患等。石墨烯在锂离子电池方面的应用能解决这样一些问题。石墨烯可当作电极材料，提高电池的单位体积内的包含的能量、功率密度和循环寿命。此外，石墨烯还能大大的提升电池的耐热性，降低发热和爆炸的风险。
石墨烯具有极高的导热性能，可当作高性能热管理材料用于各类能源设备。例如，石墨烯能应用于太阳能电池、电动汽车、电子设备等领域，提高设备的耐热性和常规使用的寿命。同时，石墨烯热管理材料还能够更好的降低设备的能耗，提高能源利用效率。
石墨烯在能源领域的应用前景广阔，但仍面临一些挑战。首先，石墨烯的大规模生产仍面临技术难题，要进一步降低成本、提高产量。其次，石墨烯在实际应用中的稳定性、可靠性和安全性仍有待研究和验证。此外，石墨烯的产业化进程需要跨学科、跨领域的协同创新和政策支持。而石墨烯作为一种具有突破性的新材料，在能源领域具有广泛的应用前景。随着石墨烯生产技术的慢慢的提升和成本降低，石墨烯有望在未来能源领域发挥更重要的作用，引领新一轮的能源革命。我们期待石墨烯在能源领域的研究和应用能为人类构建可持续、高效、绿色的能源体系提供强大支持，推动全球能源转型和减排目标的实现。
1、生物相容性：羧基离子的植入可使石墨烯材料表面具有活性功能团，从而大幅度提升材料的细胞和生物反应活性。石墨烯呈薄纱状与碳纳米管的管状相比，更适合于生物材料方面的研究。并且石墨烯的边缘与碳纳米管相比，更长，更易于被掺杂以及化学改性，更易于接受功能团。
3、还原性：可在空气中或是被氧化性酸氧化，通过该办法能够将石墨烯裁成小碎片。石墨烯氧化物是通过石墨氧化得到的层状材料，经加热或在水中超声剥离过程很容易形成分离的石墨烯氧化物片层结构。
然而石墨烯的结构相对来说比较稳定碳碳键（carbon-carbon bond）仅为1.42但鉴于其化学性依然需要一个安全的实验环境：石墨烯手套箱
Lab2000手套箱是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子，纯化工作环境的密闭循环工作系统，提供能够完全满足您特定清洁要求应用的1ppm的O₂和H₂O惰性的氛围环境。该系统是为石墨烯研究开发而设计的经济型循环净化系统：包括一台密闭箱体、一套过渡舱，一台旋片式真空泵和一套集成有微控制器操作面板的循环净化系统。标准的Lab2000系统配备的惰性气体净化系统安装一套净化柱（全自动可再生）净化、维护手套箱箱体内的气体环境。