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石墨烯非常薄，单层厚度仅为3.5Å。石墨烯结构稳定，且具有一定韧性[5]。Geim及其研究团队[6]发现，石墨烯并非通常所认为的二文平面结构，而是在表面存在着幅度约为1nm的微观的波浪形起伏（图1.3）。
图1.3 石墨烯微观模拟图像
1.1.2 石墨烯的性质
1.1.2.1 石墨烯的电学性质
Ⅰ 电子结构
纯石墨烯的价带和导带在费米能级上下对称分布，并相交形成正优尔边形的布里渊区（图1.4）。在顶角附近，其能量-动量遵循如下线性关系[7]：
其中E为能量，h为约化普朗克常数，υF为费米速度（≈106m•s-1），kx和ky分别为波矢量在x轴和y轴上的分量。
其中电子的运动遵循狄拉克方程，电子有效质量为零[8]。因此，布里渊区的顶角被称之为“狄拉克点”，而石墨烯的电子和空穴被称之为“狄拉克费米子”