Devyniolikto amžiaus novelėje „Plokščiasis pasaulis“ (angl. Flatland), sukurtoje Edwardo A. Abbotto, aprašomi gyventojai gyveno šalyje, kurie turėjo tik dvi dimensijas. Moterys gimdavo kaip linijų segmentai, o vyrai atsirasdavo įvariių geometrinių formų, kurios atspindėjo jų padėtį visuomenėje.
Lygiašoniai trikampiai atitiko žemiausiąją klasę visuomenėje, vidurinioji klasė apibūdinama kvadratais, o kilmingieji – šešiakampės formos figūromis.
Plokščiojo pasaulio gyvenimo apribojimai satyriškai atspindėjo griežtą Aboto gyvenimo laikotarpio Viktorijos visuomenės klasių struktūrą. Kai novelės veikėjas atranda trečiąjį matmenį, tai yra aukštį, jis bando papasakoti apie savo atradimą šalies gyventojams, bet tuoj atsiranda kalėjime.
Grafenas yra tikras „Plokščiojo pasaulio“ gyventojas. Jis sudarytas iš eilėmis išdėstytų anglies atomų šešiakampių žiedų. Grafenas yra vieno atomo storio lakštas. Tokia atominio mastelio grafeno struktūra jį padaro nanopasaulio dalimi, kur visi objektai yra apie tūkstantį kartų plonesni už žmogaus plauką, ir šiame pasaulyje nebegalioja mums įprasti gamtos dėsniai, tokie kaip trintis ir gravitacija.
Kaip ir „Plokščiojo pasaulio“ veikėjas, kuris pakilo iš savo apibrėžto pasaulio norėdamas kažką sužinoti apie kitą pasaulį, nanopasaulio objektai tenkina visai kitą taisyklių rinkinį – vaiduokliškus kvantinės mechanikos dėsnius.
Vienas iš įdomiausių kvantinės mechanikos reiškinių grafene yra didelis elektronų judėjimo greitis, nes elektronai nepatiria trinties. Toks „balistinis“ pernešimas gali būti pritaikytas kuriant naujos kartos supergreitą ir superefektyvią elektroniką. Ir dar, grafenas yra stipresnis ir lankstesnis už plieną. Grafene šiluma perduodama dešimt kartų greičiau nei varyje, ir perduodamas elektronų srovės tankis yra apie milijoną kartų didesnis nei tai vyksta vario laiduose.
Iš tiesų, grafeno struktūra suteikia šiai medžiagai unikalias optines, termines, mechanines ir elektrines savybes, kurios domina inžinierius ir mokslininkus iš viso pasaulio, manančius, kad šios ypatingos savybės gali būti sėkmingai pritaikytos įvairių rūšių įrenginiams.
Grafenas buvo atrastas dvidešimtame amžiuje tiriant įprastą grafitą Rentgeno spektroskopija. Nors buvo nustatyta, kad grafitas yra sudarytas iš atskirų grafeno sluoksnių, niekas tuo metu neįsivaizdavo šių ypatingo plonumo sluoksnių panaudojimo galimybių.
1990 metais mokslininkai išmoko pagaminti anglies nanovamzdelius, kurie yra maži, susukti į vamzdelį anglies atomai, kurie taip pat išsidėstę šešiakampės formos žiedais kaip ir grafene.
Bet tik 2004 metais mokslininkai išmatavo grafeno sluoksnių elektronines savybes po to, kai atskyrė pieštuko grafito sluoksnius panaudodami permatomą juostelę. Bet, žinoma, šis varginantis metodas netinka grafeno gamybai norint jį vėliau panaudoti pramoninės paskirties produktams.
Tuo pačiu metu Džordžijos technologijos instituto (The Georgia Institute of Technology) mokslininkai Valteris de Heras (Walter de Heer), Kleras Bergeris (Claire Berger) ir Filipas Festas (Phillip First) dirbo su anglies nanovamzdeliais. Jie bandė panaudoti nanovamzdelius norėdami sukurti greitesnes naujos kartos elektronikos dalis, kurios aplenktų savo savybėmis silicio pagrindu veikiančią elektroniką. Nors anglies nanovamzdeliai ir pasižymėjo balistiniu elektronų pernešimo greičiu, juos buvo sunku surinkti į bendrą grandinę.
2001 metais de Heras pagalvojo, kad, galbūt, dvimatis grafenas galėtų būti panaudotas kaip medžiaga elektronikoje, nes anglies nanovamzdelis yra susuktas į vamzdelį grafenas. Tais metais jis pateikė projektą Nacionaliniam mokslų fondui (National Science Foundation). Projekte buvo numatyta ištirti grafeno elektronines savybes. De Heras su kolegomis iškėlė idėją užauginti plokščius grafeno sluoksnius tiesiai ant lusto būtent tokios formos ir dydžio, reikalingo elektriniams prietaisams. Tai būtų žymiai lengviau nei gaminti anglies nanovamzdelius ir paskui juos perkelti į kitą vietą bei vėliau sujungti su metaliniais laidais jungiant į grandinę.
2003 metais Džordžijos technologijos instituto mokslininkų grupė buvo pirmoji, kuri pateikė patentą, kuriame buvo aprašytas paprastas elektronikos prietaisų gamybos procesas naudojant grafeną, kuris gaminamas epitaksiškai. Epitaksija reiškia vieno medžiagos sluoksnio auginimą ant kitos medžiagos, kai abi medžiagos pasižymi tokia pačia struktūrine orientacija.
Mokslininkų pagrindiniame metode silicio karbido kristalinis lakštas buvo pakaitinamas iki aukštos temperatūros (didesnės nei 1100 C). Toje temperatūroje silicio atomai garuoja nuo paviršiaus palikdami anglies atomus, kurie savaime persiorientuoja sudarydami grafenui būdingą bičių korio struktūrą.
Epitaksinis grafenas gali būti auginamas ant įvairių medžiagų, priklausomai nuo to, kur jis bus naudojamas. Didžiulis epitaksinio grafeno pranašumas susijęs su tos pačios rūšies cheminiais procesais, kurie yra naudojami gaminant silicio pagrindu veikiančią elektroniką.
„Tai yra daugiau nei vieno grafeno sluoksnio turėjimas, - paaiškino de Heras. - Tai platformos ir apdirbimo metodo turėjimas, ir tai gali būti vystoma paraleliai“.
Mokslininkų grupės pradinis projektas, kuris buvo paremtas Nacionalinio mokslo fondo, išaugo į kelis patentus bei daugybę mokslinių straipsnių, skirtų epitaksinio grafeno panaudojimui elektronikoje. 2010 metais de Heras buvo apdovanotas Medžiagų tyrimų draugijos (Materials Research Society) Medžiagų tyrimo mokslo (Materials Research Science) medaliu už epitaksinio grafeno pionierinius tyrimus.
