Il diamante è un allotropo metastabile di carbonio, in cui gli atomi di carbonio sono disposti in una variazione della struttura di cristallo cubico centrata sulla faccia chiamata reticolo di diamante. Il diamante è meno stabile della grafite, ma il tasso di conversione dal diamante alla grafite è trascurabile a condizioni standard. Il diamante è rinomato come materiale con qualità fisiche superlative, la maggior parte delle quali proviene dal forte legame covalente tra i suoi atomi. In particolare, il diamante ha la massima durezza e conducibilità termica di qualsiasi materiale sfuso. Tali proprietà determinano la principale applicazione industriale del diamante negli utensili da taglio e lucidatura e le applicazioni scientifiche nei coltelli diamantati e nelle celle a incudine diamantate.

A causa del suo reticolo estremamente rigido, può essere contaminato da pochissimi tipi di impurità, come boro e azoto. Piccole quantità di difetti o impurità (circa uno per milione di atomi reticolari) colorano diamante blu (boro), giallo (azoto), marrone (difetti reticolari), verde (esposizione alle radiazioni), viola, rosa, arancione o rosso. Il diamante ha anche una dispersione ottica relativamente elevata (capacità di disperdere la luce di diversi colori).

La maggior parte dei diamanti naturali si formano ad alta temperatura e pressione a profondità comprese tra 140 e 190 chilometri (da 87 a 118 mi) nel mantello terrestre. I minerali contenenti carbonio forniscono la fonte di carbonio e la crescita avviene per periodi da 1 a 3,3 miliardi di anni (dal 25% al ​​75% dell'età della Terra). I diamanti vengono avvicinati alla superficie terrestre attraverso profonde eruzioni vulcaniche dal magma, che si raffredda in rocce ignee conosciute come kimberlite e lamproiti. I diamanti possono anche essere prodotti sinteticamente con un metodo HPHT che simula approssimativamente le condizioni del mantello terrestre. Un'alternativa e una tecnica di crescita completamente diversa è la deposizione chimica da vapore (CVD). Diversi materiali non diamantati, che includono zirconi cubici e carburo di silicio e sono spesso chiamati simulanti diamantati, assomigliano all'apparenza del diamante e a molte proprietà. Sono state sviluppate tecniche gemmologiche speciali per distinguere diamanti naturali, diamanti sintetici e simulanti di diamanti.

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