Grafeenista näyttää tulleen yksi kaikkien aikojen vallankumouksellisimmista tieteellisistä löydöistä. Tällä yksinkertaisella hiilialotroopilla on ennen tuntemattomia fyysisiä ominaisuuksia ja lähes mahdotonta kuvitella mahdollisia sovelluksia. Se on kirjaimellisesti ympärillä liikuteltava atomikerros, joka on jäykempi kuin timantti, täysin läpäisemätön ja jonka sähkövirran tiheys on miljoona kertaa parempi kuin kuparin. Tällä hetkellä valtava määrä grafeenin mahdollisia käyttötarkoituksia on pohjimmiltaan juuri sitä – mahdollisia käyttötarkoituksia. Tämän materiaalin kehittäminen on vielä alkutekijöissään, mutta mahdollisia sovelluksia ovat kosketusnäyttötekniikka, elektroniset puolijohdekomponentit ja kaasuanturit.
Tieteellisesti grafeeni on yksi epätavallisimmista aineista, joita on koskaan tutkittu. Käytännössä se on yksinkertainen hiilen allotrooppi, mikä tarkoittaa, että se on yksi monista mahdollisista hiilen muodoista, timantti on toinen. Grafeeni on pohjimmiltaan yksi hiilimolekyylien atomikerros, joka ei ole vain tarpeeksi jäykkä imemään, vaan näkyy myös paljaalla silmällä. Se on täysin läpäisemätön, sillä on erinomainen lämmön- ja sähkönjohtavuus ja se kestää voimakkaita happo- ja alkalihyökkäyksiä. Se on myös poikkeuksellisen vahva ja joustava, ja sillä on myös hyvät optiset ominaisuudet.
Kaikki nämä ominaisuudet tekevät grafeenista yhden kaikkien aikojen jännittävimmistä ja potentiaalisimmista materiaaleista. Grafeenin mahdollisten käyttötapojen tutkimus ja kehittäminen ovat edelleen jyrkän käyrän alareunassa, mutta alustava työ on tuottanut erittäin rohkaisevia tuloksia. Yksi teollisuudenaloista, joka hyötyy eniten grafeenin monista mahdollisista käyttötarkoituksista, on sähkötekniikka. Joustavat kosketusnäytöt, erittäin tehokkaat puolijohdekomponentit ja huonelämpötilaiset suprajohteet ovat vain muutamia mahdollisista grafeenin käyttötarkoituksista tällä teollisuuden alalla.
Grafeenin läpäisemätön luonne ja sen molekyylireaktio kosketukseen kaasujen kanssa tekevät siitä myös vahvan haastajan käytettäväksi kaasunilmaisulaitteissa. Lisäksi sen inertillä luonteella on suuri lupaus happoa ja emästä kestävien pinnoitteiden kehittämiselle. Se, että se on materiaali, joka voi tuottaa ohuimman yksittäisen atomihilan ja että sillä on hyvät optiset ominaisuudet, tarkoittaa myös, että se olisi erinomainen tukimembraani elektronimikroskoopeille. Vaikka kaikkien näiden sovellusten laajamittainen kaupallinen käyttö on luultavasti vielä vuosien päässä vuodesta 2011, grafeenin mahdolliset käyttötarkoitukset ovat liian merkittäviä, jotta se ei olisi herättänyt kiinnostusta ja huomattavaa uutta tutkimusta.