Diamanten en grafiet zijn beide gemaakt van koolstofatomen, maar ze hebben heel verschillende structuren. Diamanten hebben een kubieke kristalstructuur, terwijl grafiet een hexagonale kristalstructuur heeft. Dit verschil in structuur zorgt ervoor dat diamanten erg hard en sterk zijn, terwijl grafiet zacht en bros is.

Diamanten worden gevormd wanneer koolstofatomen worden blootgesteld aan extreem hoge druk en temperatuur. Dit kan op natuurlijke wijze gebeuren wanneer koolstofrijke rotsen diep in de aardmantel worden begraven. De hoge druk en temperatuur zorgen ervoor dat de koolstofatomen zichzelf herschikken in de kubieke kristalstructuur van diamant.

Grafiet kan in diamant worden omgezet door een proces dat chemische dampafzetting (CVD) wordt genoemd. Bij dit proces wordt een mengsel van methaan- en waterstofgassen over een verwarmd substraat geleid. De koolstofatomen in het methaangas reageren met de waterstofatomen om koolstof-waterstofbindingen te vormen. Deze bindingen worden vervolgens afgebroken, waardoor koolstofatomen vrijkomen die zich aan het substraat kunnen hechten. Na verloop van tijd kan er een dunne laag diamant op het substraat worden afgezet.

CVD-diamanten worden doorgaans gebruikt in industriële toepassingen, zoals snijgereedschappen en schuurmiddelen. Ze worden ook gebruikt in sommige hoogwaardige sieradentoepassingen.