Onder normale omstandigheden is grafiet de stabielere vorm van koolstof vergeleken met diamant. Wanneer ze echter worden blootgesteld aan extreem hoge druk en temperatuur, herschikken de koolstofatomen in grafiet zichzelf in een compactere en stijvere kristalstructuur, waardoor diamant ontstaat.

De hoge druk- en temperatuuromstandigheden die nodig zijn om grafiet in diamant te transformeren, kunnen op verschillende manieren worden bereikt:

1. Synthese onder hoge druk en hoge temperatuur (HPHT):Bij de HPHT-methode wordt grafiet in een pers geplaatst die enorme druk uitoefent in combinatie met hoge temperaturen. De druk varieert doorgaans van 5 tot 7 GigaPascal (GPa) en de temperatuur kan ongeveer 1200 tot 1600 graden Celsius bereiken. Deze omstandigheden dwingen de koolstofatomen in grafiet om zich opnieuw te configureren in de diamantstructuur.

2. Chemische dampafzetting (CVD):Bij CVD wordt een mengsel van methaan (CH4) en waterstof (H2) gassen in een groeikamer gebracht waar een diamantzaadje wordt geplaatst. De gassen worden verwarmd en terwijl ze ontleden, zetten koolstofatomen zich af op het zaad, waardoor geleidelijk een diamantlaag ontstaat. CVD-synthese vindt doorgaans plaats bij lagere drukken vergeleken met HPHT-synthese, variërend van 0,1 tot 1 MPa, maar vereist hogere temperaturen, meestal tussen 700 en 1200 graden Celsius.

De diamanten die via deze synthesemethoden worden geproduceerd, hebben verschillende industriële en decoratieve toepassingen. Synthetische diamanten worden veel gebruikt in industrieën zoals snijden, boren, slijpen en polijsten vanwege hun uitzonderlijke hardheid en thermische geleidbaarheid. Ze vinden ook toepassing in elektronische componenten, optica en andere hightechgebieden. Bovendien kunnen synthetische diamanten worden gemaakt voor sieradendoeleinden, wat een betaalbaarder alternatief biedt voor natuurlijke diamanten.