石墨烯是壹種由碳原子以sp?雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。
石墨烯內部碳原子的排列方式與石墨單原子層壹樣以sp2雜化軌道成鍵，並有如下的特點：碳原子有4個價電子，其中3個電子生成sp2鍵，即每個碳原子都貢獻壹個位於pz軌道上的未成鍵電子，近鄰原子的pz軌道與平面成垂直方向可形成π鍵，新形成的π鍵呈半填滿狀態。
研究證實，石墨烯中碳原子的配位數為3，每兩個相鄰碳原子間的鍵長為1.42×10-10米，鍵與鍵之間的夾角為120°。
除了σ鍵與其他碳原子鏈接成六角環的蜂窩式層狀結構外，每個碳原子的垂直於層平面的pz軌道可以形成貫穿全層的多原子的大π鍵（與苯環類似），因而具有優良的導電和光學性能。
擴展資料
當入射光的強度超過某壹臨界值時，石墨烯對其的吸收會達到飽和。這些特性可以使得石墨烯可以用來做被動鎖模激光器。
這種獨特的吸收可能成為飽和時輸入光強超過壹個閾值，這稱為飽和影響，石墨烯可飽和容易下可見強有力的激勵近紅外地區，由於環球光學吸收和零帶隙。由於這種特殊性質，石墨烯具有廣泛應用在超快光子學。石墨烯/氧化石墨烯層的光學響應可以調諧電。
更密集的激光照明下，石墨烯擁有壹個非線性相移的光學非線性克爾效應。
溶解性：在非極性溶劑中表現出良好的溶解性，具有超疏水性和超親油性。
熔點：科學家在2015年的研究中表示約4125K，有其他研究表明熔點在5000K左右。
其他性質：可以吸附和脫附各種原子和分子。