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。
単体
酸素 (O) とオゾン (O)、あるいは赤リンと白リンのように、同じ元素からできた単体であっても、異なる性質を示す場合がある。
このような単体同士の関係を同素体という。
たとえば、ダイヤモンドとグラファイトを混ぜ合わせた物質は、単一の炭素原子からできているが、密度・融点・沸点などの物理的性質が一定にさだまらないので純物質ではなく（したがって単体でもなく）、2種類の単体（炭素の同素体）の混合物である。