Vì sao kim cương cứng như thế?
Đây cũng là một vấn đề về cấu trúc. Trong kim cương, mỗi nguyên tử cacbon tạo thành các liên kết với bốn nguyên tử khác, được xếp thành hình bốn mặt xung quanh nó. Như vậy nó tạo thành một cấu trúc ba chiều và các liên kết cũng mạnh trong ba chiều của không gian. Điều đó giải thích tại sao kim cương cứng, nhưng không phải là vật liệu cứng nhát. Ví dụ, tại sao silic, cũng có cấu trúc tương tự, nhưng lại mềm hơn. Đó là do các nguyên tử cacbon chỉ có 6 electron, so với l4 ở silic. Vì vậy lực đẩy tĩnh điện ở cacbon yếu hơn, các liên kết ngắn hơn và mạnh hơn. Những vật liệu khác, như bo nitrua, được tạo nên từ nitơ và bo, cũng rắn chắc, nhưng kém kim cương, vì sự liên kết ít đồng nhất hơn (nitơ hút nhiều electron hơn). Về nguyên tắc, không có gì ngăn trở tổng hợp một vật liệu cứng hơn kim cương. Có những tập thể nghiên cứu đã thông báo là tìm ra một cách tổng hợp dựa vào các mô phỏng số. Nhưng dù nỗ lực, các nhà hóa học vẫn chưa tạo ra được loại vật liệu đó.
Trong khi chờ đợi, các ứng dụng công nghiệp cần những vật liệu rất cứng vẫn phải dùng nhiều kim cương như để cưa xẻ, khoan, đánh bóng. Hơn 80% số kim cương khai thác được dùng trong công nghiệp. Nhu cầu nhiều đến nỗi người ta đã phải dựa vào kim cương tổng hợp, nhất là trong công nghiệp gang thép và dầu mỏ (khoan thăm dò). Kim cương cũng được dùng trong quang điện tử học làm công cụ tiêu tán nhiệt và có thể sớm xuất hiện trong ngành điện tử, vì những tính chất điện tử của nó tốt hơn so với silic về một số ứng dụng có công suất lớn, và vì nó chịu được những nhiệt độ rất cao.
