石墨烯獨特的二維結構使其對周圍環境非常敏感，是電化學生物傳感器的理想材料。由於石墨烯結構的高度穩定性，石墨烯制成的晶體管在接近單個原子的尺度上仍能穩定工作。石墨烯具有重量輕、化學穩定性高、比表面積大等優點，是儲氫材料的最佳候選材料。
石墨烯
石墨烯中碳原子的排列與石墨單原子層相同，具有以下特點:碳原子有四個價電子，其中三個生成sp2鍵，即每個碳原子在pz軌道上貢獻壹個未束縛電子，相鄰原子的pz軌道垂直於平面形成π鍵，新形成的π鍵處於半填充狀態。
確認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，鍵間夾角為120。除了σ鍵與其他碳原子鏈接成六角環的蜂窩狀層狀結構外，每個碳原子垂直於層平面的pz軌道可以形成貫穿整個層的多原子大π鍵，因此具有優異的導電性和光學性質。
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