Diamantele sunt cele mai dure materiale naturale datorită structurii lor atomice tridimensionale unice.

Diamantul ocupă poziția maximă de 10 pe scara de duritate Mohs, creată de Friedrich Mohs în 1812. Această rezistență extremă se datorează hibridizării sp3 a atomilor de carbon, care formează o structură tetraedrică perfectă. În această rețea, distanța dintre atomi este de doar 0,154 nanometri, o proximitate care maximizează forța de atracție.În anul 1913, fizicienii William Henry Bragg și fiul său Lawrence Bragg au utilizat difracția cu raze X pentru a demonstra această arhitectură cubică. Descoperirea lor a confirmat că, spre deosebire de grafit, unde straturile de atomi sunt unite prin forțe van der Waals slabe, în diamant toate legăturile sunt covalente. Aceasta înseamnă că pentru a tăia un diamant este necesară ruperea acestor legături chimice fundamentale.Punctul de topire al diamantului este de aproximativ 4.027 grade Celsius la presiuni ridicate, o valoare imensă comparată cu alte minerale. Totuși, la presiune atmosferică normală și în prezența oxigenului, diamantul începe să se oxideze și să se transforme în dioxid de carbon la aproximativ 700-900 grade Celsius. Această vulnerabilitate chimică nu îi afectează însă duritatea fizică, care rămâne un etalon în industrie și bijuterie.Interesant este că diamantele se formează la adâncimi de peste 150 de kilometri sub scoarța terestră, unde presiunea depășește 5 gigapascali. Aceste condiții geologice extreme, studiate intens de instituții precum Gemological Institute of America (GIA), sunt singurele capabile să forțeze carbonul să adopte această configurație ultra-rezistentă. Astfel, fiecare diamant natural este rezultatul unui proces de cristalizare ce durează miliarde de ani.