گرافن ورقه ای دو بعدی ( 2D) از اتم های کربن در یک پیکربندی شش ضلعی (لانه زنبوری) است. اتم های کربنی در گرافن با هیبرید SP2 به هم متصل شده اند. گرافن جدید ترین عضو خانواده ی مواد کربنی گرافیتی چند بعدی می باشد. این خانواده شامل فولرن به عنوان نانوماده ی صفر بعدی ، نانولوله های کربنی به عنوان نانوماده ی یک بعدی  و گرافیت به عنوان یک ماده سه بعدی  می باشد.
در چند سال اخیر استفاده از نانو ذرات در حوزه هایی چون پزشکی، دارو، کشاورزی، صنعت و محیط زیست توسعه فراوانی یافته است. در پزشکی انواع مختلف این نانو ذرات برای مقاصدی چون درمان سرطان ها، زخم ها، عفونت ها ونیز انتقال دارو بکار می روند. در این میان، گرافن (Graphene) یک ماده جدید دو بعدی است که به دلیل خصوصیات ویژه چون سطح مقطع بالا، رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، کشش مکانیکی و سازگارپذیری و هزینه کم تولید در مقیاس بالا کاربردهای زیادی در الکترونیک و پزشکی پیدا کرده است. برای نمونه، امروزه از نانو ذرات گرافن در رهایش دارو، حسگرهای زیستی، تصویر برداری و ترکیبات ضد میکروبی استفاده    می شود.

همان‌طور که قبلاً گفته شد گرافن تک لایه به عنوان یک ورقه دو بعدی از اتم‌های کربن که به صورت شبکه‎ای شش ضلعی کنار هم قرار گرفته‎اند، تعریف شده است. گرافن دارای هیبرید sp² است و اتم‎های کربن سه پیوند قوی کووالانسی (σ) در صفحه تشکیل می‎دهند که ساختار شش ضلعی را تشکیل می‎دهند و همچنین دارای یک اوربیتال عمود بر صفحه هستند که تشکیل پیوندهای π خارج از صفحه را می‎دهند. این پیوندها می‌توانند برهم‎کنش بین لایه‎های مختلف گرافن را در گرافن چندلایه کنترل کنند .

تجزیه و تحلیل ساختار باند (گاف انرژی) گرافن کم لایه، گافی را نشان نمی‎دهد. این ساختار به طور فزاینده‎ای با افزایش تعداد لایه‎ها فلزی می‎شود. چند لایه گرافن، مساحت سطح بسیار بالا، تقریباً قابل مقایسه با تک لایه گرافن را نشان می‎دهد . چند لایه گرافن همچنین قابلیت خوبی برای عامل‎دار شدن با مواد مختلف را به صورت کووالانسی و غیرکووالانسی از خود نشان می‌دهد که منجر به حل شدن آن در حلال‌های مختلف می‎شود