I diamanti e la grafite sono entrambi costituiti da atomi di carbonio, ma hanno strutture molto diverse. I diamanti hanno una struttura cristallina cubica, mentre la grafite ha una struttura cristallina esagonale. Questa differenza nella struttura fa sì che i diamanti siano molto duri e resistenti, mentre la grafite è morbida e fragile.

I diamanti si formano quando gli atomi di carbonio sono sottoposti a pressione e temperatura estremamente elevate. Ciò può verificarsi naturalmente quando le rocce ricche di carbonio sono sepolte in profondità nel mantello terrestre. L'alta pressione e temperatura fanno sì che gli atomi di carbonio si riorganizzino nella struttura cristallina cubica del diamante.

La grafite può essere trasformata in diamante mediante un processo chiamato deposizione chimica da fase vapore (CVD). In questo processo, una miscela di gas metano e idrogeno viene fatta passare su un substrato riscaldato. Gli atomi di carbonio nel gas metano reagiscono con gli atomi di idrogeno per formare legami carbonio-idrogeno. Questi legami poi si rompono, rilasciando atomi di carbonio che possono attaccarsi al substrato. Con il passare del tempo, sul substrato può depositarsi un sottile strato di diamante.

I diamanti CVD sono generalmente utilizzati in applicazioni industriali, come utensili da taglio e abrasivi. Sono utilizzati anche in alcune applicazioni di gioielleria di fascia alta.