Diamanter och grafit är båda gjorda av kolatomer, men de har väldigt olika strukturer. Diamanter har en kubisk kristallstruktur, medan grafit har en hexagonal kristallstruktur. Denna skillnad i struktur gör att diamanter är mycket hårda och starka, medan grafit är mjuk och spröd.

Diamanter bildas när kolatomer utsätts för extremt högt tryck och temperatur. Detta kan inträffa naturligt när kolrika stenar är begravda djupt inuti jordens mantel. Det höga trycket och temperaturen gör att kolatomerna ordnar om sig själva till diamantens kubiska kristallstruktur.

Grafit kan omvandlas till diamant genom en process som kallas kemisk ångavsättning (CVD). I denna process leds en blandning av metan och vätgas över ett uppvärmt substrat. Kolatomerna i metangasen reagerar med väteatomerna för att bilda kol-vätebindningar. Dessa bindningar bryts sedan ned och frigör kolatomer som kan fästa sig till substratet. Med tiden kan ett tunt lager av diamant avsättas på underlaget.

CVD-diamanter används vanligtvis i industriella applikationer, såsom skärverktyg och slipmedel. De används också i vissa avancerade smycken.