合成ダイヤモンド
1879年から1928年にかけて、合成が試みられたが、全て失敗している。1940年代には、アメリカ合衆国、スウェーデン、そしてソビエト連邦がCVD法とHPHT法を用いた合成を体系的に研究し始め、1953年頃に最初の再現可能な合成方法を発表した。現在はこの2つの方法で主に合成されている。CVD法、HPHT法以外では、1990年代後半に炭素元素を含む爆薬を使用し、爆轟（デトネーション）による合成法が開発された。さらに高出力の超音波を用いてグラファイトを処理するキャビテーション法もあるが、未だ商業的には利用されていない。
ダイヤモンド窒素-空孔中心
窒素を取り込んだダイヤモンドでは炭素原子とは結合しない残りの1方向には窒素の孤立電子対が分布するため、この方向の隣接部には炭素が入ることが出来ず、ダイヤモンド中には窒素(N)と空孔(V)がペアとなったNV中心と呼ばれる欠陥が生じる。このNV中心は電子を捕獲して負に帯電しやすく、その状態だと「空孔に隣接する3炭素から供給された3個の電子」と「窒素から供給された電子対」，「捕獲した電子1つ」の6電子がNV中心に存在する。この6電子は[↑↓][↑↓][↑][↑]とNV中心の位置の軌道に入り（最後の二つの軌道はほぼ同じエネルギーを持ち縮重している）、この結果、電子2つ分のスピンが生き残っている（この電子2つ分のスピンは，同じ方向を向く）。