2D-Materialien, manchmal auch als Einzelschichtmaterialien bezeichnet, sind kristalline Materialien, die aus einer einzelnen Atomschicht bestehen. Diese Materialien finden Anwendung in Anwendungen wie Photovoltaik, Halbleitern, Elektroden und Wasserreinigung.

2D-Materialien können im Allgemeinen entweder als 2D-Allotrope verschiedener Elemente oder als Verbindungen (bestehend aus zwei oder mehr kovalent bindenden Elementen) kategorisiert werden. Die elementaren 2D-Materialien tragen im Allgemeinen das Suffix -ene in ihren Namen, während die Verbindungen die Suffixe -ane oder -ide haben. Schichtkombinationen verschiedener 2D-Materialien werden im Allgemeinen als Van-der-Waals-Heterostrukturen bezeichnet.

Die effiziente Integration von 2D-Funktionsschichten in dreidimensionale (3D) Systeme bleibt eine große Herausforderung, die die Geräteleistung und das Schaltungsdesign einschränkt.

Schätzungen zufolge sind etwa 700 2D-Materialien stabil, viele müssen jedoch noch synthetisiert werden. Der weltweite Markt für 2D-Materialien wird bis 2025 voraussichtlich 390 Millionen US-Dollar erreichen, hauptsächlich für Graphen in den Märkten Halbleiter, Elektronik, Batterieenergie und Verbundwerkstoffe.