Deimantas ir grafitas yra abu anglies allotropai. Nors abu sudaro anglies atomai, jų atominė organizacija yra visiškai skirtinga. Kai anglies atomas sudaro kovalentinius ryšius su aplinkiniais anglies atomais, yra dvi skirtingos jungčių formacijos. Deimante anglies atomai yra išdėstyti įprastu tetraedriniu modeliu, o grafitu anglies atomai yra išdėstyti šešiakampiais sluoksniais.
XVIII amžiaus pabaigoje Lavoisier deimantą nustatė kaip kristalinę anglies formą, tačiau deimanto kristalų struktūrą pirmą kartą nustatė Bragg 1913 m. Jis švitino deimantą rentgeno spinduliais ir gavo kristalų grotelių rentgeno spindulių modelio nuotrauką.
Be „Tetrahedrons“, natūralūs deimantai taip pat apima kubelius (CD), šešiakampius (HD), oktaedonus (OD) ir dodecahedrons. Anglies atomai, sudarantys deimantinį kristalą, yra kovalentiškai surišti, o jungties ilgis yra vienodo ilgio, 0,15 nm. Deimantas yra anizotropinis, tai reiškia, kad daugelis jo savybių priklauso nuo krypčių.
Tetraedrone anglies atomai, esantys simetrijos centre, turi silpnesnes surišimo jėgas, todėl deimantai yra jautrūs skilimui. Tipiškuose deimantų kristalų veiduose ir grafito pluošto struktūroje anglies jungčių grafito lakštuose ilgis yra 0,142 nm, todėl jie yra labai stiprūs. Tačiau ryšiai tarp lakštų yra tik 0,335 nm ilgio, todėl šie ilgos jungtys yra labai silpni. Tai suteikia grafito puikų tepimą. Deimantų kristalai yra sudaryti iš anglies atomų, kuriuos laikosi kovalentiniai ryšiai.