Koolstof heeft meer dan één allotroop, zoals grafiet, diamant en fullereen. Elke allotroop heeft zijn unieke structuur en eigenschappen. Om de ene allotroop in de andere om te zetten, zijn specifieke omstandigheden van temperatuur en druk, of chemische reacties, vereist.

Om grafiet in diamant om te zetten, kunnen we grafiet bijvoorbeeld onderwerpen aan hoge druk en hoge temperaturen, meestal bereikt via een proces dat Chemical Vapour Deposition (CVD) of High-Pressure High-Temperature (HPHT) synthese wordt genoemd. Dit proces bootst de extreme omstandigheden na die diep in de aarde voorkomen, waar natuurlijke diamanten worden gevormd.

Aan de andere kant is het omzetten van diamant in grafiet een uitdagender proces, omdat het de sterke koolstof-koolstofbindingen in het diamantrooster moet verbreken. Meestal houdt dit in dat de diamant wordt verwarmd tot extreem hoge temperaturen in een zuurstofvrije omgeving. Dit proces staat bekend als grafitisering en kan plaatsvinden bij temperaturen boven de 2000 graden Celsius.

Daarom vereist het omzetten van de ene allotroop van koolstof in de andere specifieke technieken die gebruikmaken van temperatuur, druk of chemische reacties om de atomaire rangschikkingen en structuren van de koolstofatomen te wijzigen.