石墨烯是不同碳同素異形體（石墨、碳納米管、鉆石等）中簡單的結構元素，它是由碳原子組成的原子級蜂窩晶格。它是目前第一個二維材料，直徑是單根人類頭發直徑的百萬倍。作為單層石墨，石墨烯因其潛在應用而備受關注，包括廉價的水凈化系統;更環保、更高效的汽車和飛機;柔性手機和太陽能電池，以及傷口愈合和癌癥治療等生物醫學應用。

石墨烯最早由曼徹斯特大學的兩位研究人員安德烈·蓋姆教授和科斯佳·諾沃塞洛夫教授于2004年從石墨中分離出來，他們因“關于二維材料石墨烯的開創性實驗"獲得了2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯憑借其優秀的物理和化學特性，有潛力重塑學術界和工業界的研究格局。例如，它比鋼材堅固得多，但極其輕巧且靈活。它還提供了優秀的電導率和熱導率，同時具有透明性，非常適合無數電子應用。特別是，其紅外（IR）響應特征是長時間的集體電子振蕩（等離激元），與傳統材料不同，可以通過靜電門控進行動態調諧。此外，石墨烯表現出較大且非線性的抗磁性，超過石墨，并且可以被釹磁鐵提升。

石墨烯片可以通過還原石墨烯氧化物（GO）獲得。此外，還有多種自下而上的方法，如化學氣相沉積、化學轉化、電弧放電、外延生長、碳納米管的解開以及表面活性劑自組裝以生成石墨烯片。石墨烯氧化物具有親水官能基（-OH、環氧化物、-COOH），促進水分子嵌入通道，石墨烯片可以通過超聲波輕易分離，從而在水介質中生成高度分散的 GO 片。這些去角質GO片通常用于不同的應用，和/或經過進一步功能化以適應特定應用。

還原石墨烯氧化物血小板與二氮鹽的共價功能化。轉載自參考文獻2。

石墨烯片的功能化化學包括與親水或疏水底物兼容的共價和非共價功能化。在石墨烯片非共價功能化情況下，結合分子與石墨烯表面之間的力較弱，因此共價功能化在這方面無疑更優。利用羥基、羧基和環氧基的豐富化學特性，GO常被選為有機基團表面共價結合的起始材料，例如卟啉、鄰苯二氮和偶氮苯已共價附著于石墨烯表面，展現出非常有趣的光電子特性。

被譽為“奇跡材料"的石墨烯，有望提升全球許多人的生活質量。Matexcel研究實驗室的科學家致力于開發以下領域的石墨烯應用：

• 石墨烯在能源
領域的應用 • 石墨烯在醫療保健中的應用
• 基于石墨烯的納米復合材料
• 納米技術
中形狀可控3D石墨烯的合成 • 碳納米芯片與納米結構
• 能源與儲存領域的石墨烯納米