石墨烯的碳原子主要通过sp²杂化形成单层六边形蜂窝晶格。在这种杂化方式中，每个碳原子形成三个sp²杂化轨道，用于形成C-C键，并且还有一个未杂化的p轨道。这种结构使得石墨烯具有优异的导电性和强大的力学强度。石墨烯的碳原子也可以通过sp³杂化形成四面体结构，这种结构会影响石墨烯的导电性和力学性能，并可以用于构建具有特殊性能的纳米器件，如超级电容器和磁场传感器等。
石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。如需更多关于石墨烯的信息，建议查阅化学领域专业书籍或咨询相关研究学者。