גרפן (Graphene) הוא המורכב מאטומי פחמן המסודרים בצורת משושים, או כוורת דבורים, בעובי של שכבה אטומית אחת. גרפן הופק לראשונה במעבדה בשנת 2003, אך רק מאז פרס הנובל בו זכו צמד המדענים שהצליחו לבודד אותו באמצעות נייר דבק ב-2010, המוניטין שלו עלה פלאים והוא נהיה הבסיס למחקר בינלאומי נרחב.
גרפן זכה לתואר "חומר פלא" הודות למגוון תכונות יוצאות דופן: הוא החומר הדק ביותר המוכר לאדם, אך גם חזק פי 200 מפלדה. הוא מוליך חשמלי כה טוב, עד כי אלקטרונים נעים בו כמעט בלי התנגדות, והוא גם מוליך חום טוב יותר מכל חומר ידוע אחר. הוא נחשב לחומר דחוס מאוד, אך עם זאת גם שקוף וניתן לכיפוף.
בעוד היישומים הנוכחיים של גרפן אינם רבים, ומתרכזים בעיקר בחומרים מרוכבים וחומרים לנידוף חום, השימושים הפוטנציאלים של גרפן רבים מספור. החוקרים משוכנעים כי גרפן יוכל בעתיד הקרוב לאפשר מכשירים אלקטרוניים קלים ויעילים, סוללות חזקות שבקושי יצריכו זמן טעינה, תאים סולאריים זולים ויעילים שיאפשרו מהפכת אנרגיה ירוקה, צגי מחשב דקיקים וניתנים לקיפול, חיישנים רפואיים לגילוי סרטן ומחלות נוספות, ועוד. גרפן עולה לא פעם גם בהקשר של תחליף לסיליקון בשבבי מחשב, ונחשב לבעל פוטנציאל ליצירת מחשבים מהירים ויעילים בהרבה ממחשבים כמו שאנו מכירים כיום.