Mens grafitt er et ikke-metall med overlappende energibånd, er grafen et nanomateriale med flere unike egenskaper. Energibåndene er separate, og materialet kan betraktes som en halvleder med et båndgap på 0 eV. Ferminivået kan justeres med et elektrisk felt fra en elektronisk kontakt («gate»-elektrode), akkurat som for vanlige halvledere. Grafen er 100 ganger sterkere enn vanlig stål, og er dessuten gjennomsiktig, hvilket øker antall bruksområder for materialet.