但在2003年，当时在曼彻斯特大学(University of Manchester)学习的俄罗斯物理学家安德烈他使用透明胶带拉出越来越薄的石墨层，然后溶解胶带，这最终给他留下了石墨烯的第一个实例。2004年，海姆和他的研究同事科斯坦丁·诺沃塞洛夫(Kostantin Novoselov)发表了一篇关于这一发现的学术论文，这篇论文后来成为物理学领域被引用最广泛的论文之一。
由于这项工作，他和诺沃塞洛夫在2010年获得了诺贝尔物理学奖。石墨烯的性质石墨烯是由紧密结合在一起的碳原子组成的六角形晶格。它的sp2杂化-碳原子之间的双键，加上它特别薄的原子厚度，燃料其特殊的性质。它如此有效地传导电和热的能力被认为是碳键非常小而强的作用。石墨烯由奇异的碳原子组成，除了重量极轻之外，它还非常薄，实际上是二维的。
石墨烯的优点石墨烯的优点与其性质紧密相关，这使得它作为生产多种商业产品的原材料极具吸引力。简而言之，石墨烯的主要优点在于其高导电性——导电性是硅的200倍，导热效率也非常高;薄-足够被认为是透明的二维材料；强度——大约是钢的200倍;而且柔韧，同时保持其强度和导电性。石墨烯生产石墨烯的制备方法主要有四种：机械剥离法、外延法、化学气相沉积法和氧化还原法。
机械剥离法石墨烯的学术和商业应用，即机械剥离，是对海姆和诺沃塞洛夫首次生产石墨烯过程的改进。它生产不同大小(粉末形式)的薄片，这些薄片在体积上被认为是天然石墨烯。这些很容易在聚合物、涂料和润滑剂生产中得到应用。还存在液相剥落，即石墨悬浮在液体中，然后暴露在高频声波下，形成石墨烯薄片。外延生长法通过外延(也称为化学气相沉积或CVD)生产石墨烯，需要在气态大气中对碳化硅、镍、铜或铱等表面进行热处理，从而将基底还原为石墨烯。
它生产了一种石墨烯薄膜(被认为是合成石墨烯)，这种薄膜不含天然石墨烯中的杂质，易于用作各种电子应用，甚至可能用于服装。这也是两种方法中比较昂贵的一种。化学气相沉积法将碳氢化合物甲烷、乙醇等通入到高温加热的金属基底表面，反应持续一定时间后进行冷却，冷却过程中在基底表面便会形成数层或单层石墨烯。制备所需条件苛刻，需要高温高真空。
成本高，生长完成后需要腐蚀铜箔的到石墨烯。氧化还原法先用强氧化剂浓硫酸、浓硝酸、高锰酸钾等将石墨氧化成氧化石墨，氧化过程即在石墨层间穿插一些含氧官能团，从而加大了石墨层间距，然后经超声处理一段时间之后，就可形成单层或数层氧化石墨烯，再用强还原剂水合肼、硼氢化钠等将氧化石墨烯还原成石墨烯。石墨烯的商业用途虽然石墨烯仍然是一种相对较新的材料，但许多公司都在竞相采用它。
