Năm 2010, giải Nobel vật lý 1 được trao cho Novoselov và Geim cho việc phát hiện và khảo sát các tính chất cơ bản của một loại hình thù hai chiều đặc biệt của carbon – vật liệu graphene [109]. Graphene được phát hiện năm 2004 với các tính chất điện tử đặc biệt rất thích hợp cho những đòi hỏi công nghệ hiện thời trong lĩnh vực điện tử và do đó đã được tập trung nghiên cứu hết sức sôi động. Nhiều hi ểu biết về các tính chất của graphene đã được ghi nhận nhanh chóng. Mặc dù có cấu trúc hai chiều rất ổn định và khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt rất tốt (độ linh động của điện tử rất cao ở nhiệt độ phòng, lên đến cỡ 210cm/Vs [104], cao gấp hai bậc so với các vật liệu làm từ silicon, gấp 20 lần so với GaAs) việc không tồn tại một khe năng lượng trong cấu trúc điện tử đã cản trở việc sử 52 dụng graphene làm kênh dẫn điện trong các cấu trúc linh kiện MOSFET (do khả năng điều khiển dòng điện chạy trong các kênh dẫn graphene trở nên kém hiệu quả). Mặc dù vậy, người ta lại thấy r ằng các tính chất cơ bản của graphene lại rất phù hợp với các đòi hỏi trong các lĩnh vực như quang điện tử (optoelectronics), quang tử (photonics), và đặc biệt là nhánh nano-plasmonics [56, 77, 87, 94]. So với các kim loại, graphene được chứng tỏ là có những tính chất ưu việt, chẳng hạn tương tác rất mạnh với ánh sáng, độ hấp thụ của graphene (nghĩa là chỉ với một lớp nguyên tử) được xác định vào khoảng 2.3% [106]; quãng đường truyền plasmon (đại lượng tỉ lệ nghịch với tốc độ phân rã [97]) cao hơn so với việc truyền plasmon trong các vật liệu kim loại [78]. Vùng tần số plasmon của graphene nằm trong vùng terahertz (THz) và hồng ngoại, trong khi đó plasmon trong các kim loại, thường ở vùng ánh sáng nhìn thấy hoặc tử ngoại, vì vậy graphene mở ra khả năng chế tạo các linh kiện quang điện tử hoạt động trong vùng THz [44, 46, 68, 102, 103, 140]. Đặc biệt, các đặc trưng plasmon của graphene có thể được điều khiển bởi sự thay đổi nồng độ electron bằng phương pháp phân cực tĩnh điện, điều này không thể thực hiện được đối với các kim loại [5, 28, 44, 58, 149]. Ngoài ra, các hệ lai tạo giữa graphene với kim loại, hệ chứa các dải graphene, đĩa graphene, … cũng có những tính chất plasmon ưu việt và hứa hẹn được ứng dụng trong tương lai gần [43, 70, 148, 161, 162].