الماس، أصعب حجر كريم على الأرض ورمز الثراء، والجرافيت، المادة المستخدمة في أقلام الرصاص العادية للكتابة على الورق - كلاهما مصنوع من نفس المادة الكيميائية: الكربون فقط. الفرق الدراماتيكي بينهما - الماس الصلب واللميع والشفاف؛ والجرافيت الناعم والأسود واللامع - ناتج فقط عن كيفية ترتيب ذرات الكربون نفسها في هياكل مختلفة.
في الماس، تتصل كل ذرة كربون بذرتين أخريتين من الكربون في ترتيب ثلاثي الأبعاد يُسمى شبكة تترابيدالية. كل رابط في هذه الشبكة قوي للغاية، وهذه القوة الثلاثية الأبعاد هي التي جعلت الماس أقوى مادة موجودة بشكل طبيعي - وفقًا لمقياس موس، يحصل الماس على درجة مثالية 10.
في الجرافيت، تتكون ذرات الكربون في طبقات مسطحة تُسمى الجرافين. في كل طبقة، تتصل كل ذرة كربون بثلاث ذرات كربون أخرى لتشكيل نمط سداسي قوي جدًا. ومع ذلك، الروابط بين هذه الطبقات ضعيفة للغاية، مما يسمح للطبقات بالانزلاق بسهولة واحدة فوق الأخرى - وهذا السبب في أن الجرافيت يشعر بالانزلاق ويستخدم كمرذاذ، ولماذا يترك أثرًا على الورق عند الضغط عليه.
تحت درجات حرارة وضغوط عالية جداً (حوالي 1000 درجة مئوية وضغط 45000-60000 ضغط جوي)، يمكن تحويل الجرافيت إلى ماس في عملية تُستخدم صناعيًا لإنتاج الماس الاصطناعي. يتشكل الماس بشكل طبيعي في أعماق الأرض حوالي 160 كيلومترًا تحت السطح، تحت درجات حرارة وضغوط مناسبة.