2D medžiagos yra tik vieno ar dviejų atomų storio medžiagų klasė, todėl jos yra ypač plonos ir turi dvimatę struktūrą. Labiausiai žinomas pavyzdys yra grafenas, vienas anglies atomų sluoksnis, išdėstytas šešiakampėje gardelėje. Pagrindinės šių medžiagų funkcijos yra laidžios, mechaninės arba šiluminės sąsajos, taip pat elektrinių, optinių ir cheminių savybių diapazonas, kurie skiriasi nuo 3D atitikmenų. Dėl savo unikalių savybių, tokių kaip didelis stiprumas, lankstumas ir laidumas, 2D medžiagos sukelia revoliuciją įvairiose technologinėse programose.
Pagrindinis 2D medžiagų panaudojimas apima daugybę pramonės šakų, įskaitant elektroniką, kur jos yra naudojami kaip tranzistoriai ir jutikliai; energijos, kur jie gamina efektyvius saulės elementus ir baterijas; ir medicinos srityse, kur jie prisideda prie vaistų tiekimo sistemų ir biosensorių. Dėl savo savybių, tokių kaip didelis paviršiaus plotas, stiprumas ir elektrinis laidumas, jie puikiai tinka šioms pažangioms programoms. Tarp žinomų 2D medžiagų gamintojų yra tokios įmonės kaip „Graphenea“, „2D Materials Pte Ltd“ ir „2D Semiconductors“.