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El diamante es un alótropo de carbono metaestable, donde los átomos de carbono están dispuestos en una variación de la estructura de cristal cúbico centrada en la cara llamada retícula de diamante. El diamante es menos estable que el grafito, pero la tasa de conversión de diamante a grafito es insignificante en condiciones estándar. El diamante es reconocido como un material con cualidades físicas superlativas, la mayoría de las cuales se originan en el fuerte enlace covalente entre sus átomos. En particular, el diamante tiene la mayor dureza y conductividad térmica de cualquier material a granel. Esas propiedades determinan la principal aplicación industrial del diamante en herramientas de corte y pulido y las aplicaciones científicas en cuchillos de diamante y células de yunque de diamante.

Debido a su red extremadamente rígida, puede contaminarse con muy pocos tipos de impurezas, como el boro y el nitrógeno. Pequeñas cantidades de defectos o impurezas (aproximadamente uno por millón de átomos de red) color azul diamante (boro), amarillo (nitrógeno), marrón (defectos de red), verde (exposición a la radiación), púrpura, rosa, naranja o rojo. El diamante también tiene una dispersión óptica relativamente alta (capacidad de dispersar la luz de diferentes colores).

La mayoría de los diamantes naturales se forman a alta temperatura y presión a profundidades de 140 a 190 kilómetros (87 a 118 millas) en el manto de la Tierra. Los minerales que contienen carbono proporcionan la fuente de carbono, y el crecimiento ocurre durante períodos de mil millones a 3,3 mil millones de años (25% a 75% de la edad de la Tierra). Los diamantes se acercan a la superficie de la Tierra a través de profundas erupciones volcánicas por el magma, que se enfría en rocas ígneas conocidas como kimberlitas y lamproitas. Los diamantes también se pueden producir sintéticamente en un método HPHT que simula aproximadamente las condiciones en el manto de la Tierra. Una técnica de crecimiento alternativa y completamente diferente es la deposición química de vapor (CVD). Varios materiales que no son de diamante, que incluyen circonio cúbico y carburo de silicio, y a menudo se llaman simuladores de diamante, se parecen al diamante en apariencia y en muchas propiedades. Se han desarrollado técnicas gemológicas especiales para distinguir diamantes naturales, diamantes sintéticos y simuladores de diamantes.

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