Berlian, batu permata paling keras di Bumi dan simbol kemewahan, dan grafit, bahan yang digunakan dalam pensel biasa untuk menulis di atas kertas โ kedua-duanya dibuat dari bahan kimia yang sama: karbon murni. Perbedaan yang dramatis antara keduanya โ berlian yang sangat keras, berkilau, dan tembus pandang; grafit yang lembut, hitam, dan mengilap โ adalah hasil semata-mata dari bagaimana atom-atom karbon yang sama disusun dalam struktur yang berbeda.
Dalam berlian, setiap atom karbon terikat pada empat atom karbon lain dalam susunan tiga dimensi yang disebut kisi tetrahedral. Setiap ikatan dalam kisi ini sangat kuat, dan kekuatan tiga dimensi yang menyeluruh inilah yang menjadikan berlian sebagai bahan paling keras yang ada secara alami โ menurut skala Mohs, berlian mendapat nilai sempurna 10.
Dalam grafit, atom-atom karbon disusun dalam lapisan-lapisan datar yang disebut graphene. Dalam setiap lapisan, setiap atom karbon terikat pada tiga atom karbon lain membentuk pola heksagon yang sangat kuat. Namun, ikatan antara lapisan-lapisan ini sangat lemah, memungkinkan lapisan-lapisan bergeser satu sama lain dengan mudah โ inilah sebabnya grafit terasa licin dan baik sebagai pelumas, dan mengapa ia meninggalkan jejak pada kertas ketika ditekan.
Di bawah suhu dan tekanan yang sangat tinggi (sekitar 1.000 derajat Celsius dan tekanan 45.000-60.000 atmosfer), grafit dapat diubah menjadi berlian dalam proses yang digunakan secara industri untuk menghasilkan berlian sintetis. Berlian terbentuk secara alami di kedalaman bumi sekitar 160 kilometer di bawah permukaan, di bawah suhu dan tekanan yang sesuai.