钻石和铅笔芯的主要成分石墨一样，都由碳原子组成；但结构差异却让石墨在莫氏硬度等级中只排在最低的1级，而钻石则位于最高的10级。
通常碳原子会变成各种形态，而形成钻石跟温度和压强有关在地下-度的环境下碳元素经过两三百万年的挤压汇聚才成为钻石，最后由火山活动在流至表面。人在钻石就是模拟上述条件，最初的有爆炸法：把含碳原子的TNT和RDX两种炸药混合在钢制厚壁罐中引爆，TNT中的一部分碳原子就吹聚合成5-15nm大小的钻石称为金刚石粉。
金刚石粉无法作用于珠宝但是可以通过高温高压法制造大颗粒钻石。现在主流的是化学气相沉淀法可以大幅度改善这些缺陷：需要将晶种经过机械抛光、酸处理等方式处理掉表面杂质后；放在只有十分之一大气压的真空室中注入甲烷气体和氢气，通过微波加热等方式加热到-度。
此时甲烷会分解出碳原子形成等离子体，降落在底部的晶种上沉淀结晶能以每小时0.mm的速度生长，不出两天就会获得一颗周围包围着石墨的钻石。这种方法合成的钻石，能达到高等级天然钻石的颜色和纯净度，克拉数也更高。
年德国奥格斯堡大学合成了一块直径92mm、克拉的钻石。合成的钻石也是货真价实的钻石成分、结构与天然钻石完全相同，两者只能透过非常特殊的方式区分。比如在阴极发光仪下，前者的生长纹理呈几何状、而后者呈现环带状。
从2年开始，GIA等珠宝机构开始提供鉴定服务并发放证书主要为了防止商家用价格较低的合成钻石冒充天然钻石销售。年合成钻石的平均售价只比天然钻石便宜10%-20%，一年之后这个差距已经拉开到30%-40%，而这个差距将会越来越大。
中国的工业级合成钻石年产量占世界份额90%以上，而且不仅仅用于首饰珠宝等贵重品领域在科学领域人工钻石依旧发挥着不可替代的作用。
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