在金屬表面有望生成出單層單晶石墨烯。金屬上外延生長的石墨烯有兩個主要的特征：首先，雖然石墨烯和這些金屬基底都有六重對稱性，但是它們的晶格參數是不相同的;另外，石墨烯和這些金屬基底有著或強或弱的相互作用。

　　基于以上這兩點，為了使系統的能量達到最低，石墨烯可能會受到應力或者相對于金屬基底旋轉一定的角度。通常，這種旋轉會引起摩爾點的產生。通過低能電子衍射，掃描隧道顯微鏡和第一性原理等手段，系統地研究了單晶Ir(111)上石墨烯的生長和其多取向的摩爾結構。

　　實驗結果表明不同轉角的石墨烯與基底的相互作用是不相同的，從而導致不同程度的起伏，并且可以很好地控制石墨烯的生長條件，從而獲得相對于基底不同取向的石墨烯。理論計算給出了不同轉角石墨烯的幾何參數及電荷轉移的結果，表明在Ir(111)表面不同轉角的石墨烯宏觀上都是存在著一個相對較弱的相互作用，這可能就是導致幾種不同轉角的石墨烯存在的原因。

　　之后在石墨烯與Ir 之間成功地實現了硅插層，并通過掃描隧道顯微鏡，掃描隧道顯微譜和拉曼譜等手段表征了硅插層后的石墨烯的結構及電子態，證明通過硅插層讓石墨烯脫離基底的作用，實現石墨烯的自由化，保持了外延生長石墨烯的高質量。