Diffusiemetingen

Diffusiemetingen, of diffusiemetingen, betreffen het meten van de snelheid waarmee moleculen of deeltjes zich door een medium verplaatsen als gevolg van willekeurige beweging en/of concentratieverschillen. Diffusie wordt beschreven door de wet van Fick en gekarakteriseerd door de diffusiecoëfficiënt D. In eenvoudige termen geeft D aan hoe snel een stof zich verspreidt; bij drie dimensionale Brownse beweging geldt <r^2> = 6Dt. D is afhankelijk van temperatuur, viscositeit en de grootte van de deeltjes, onder meer via de Stokes-Einstein-relatie.

Meetmethoden variëren naar gelang de context. Pulsed-Field Gradient NMR (diffusiebewegingen) meet D door de afname van signaalintensiteit bij gradiet-pulses. Dynamic Light Scattering schat diffusie af uit tijdafhankelijke fluctuaties in het verspreidingspatroon van licht. Fluorescentie-gebaseerde methoden zoals FRAP (Fluorescent Recovery After Photobleaching) en FCS (Fluorescence Correlation Spectroscopy) meten diffusie van fluoroforen in biologische of synthetische media. Tracerdiffusie met radioactieve of isotopische tracers, en elektrochemische methoden zoals impedantiespectroscopie, worden toegepast bij diffuus transport in porous media en elektrode-materialen. Diffusie kan anisotroop zijn en afhankelijk zijn van confinements, interacties met het medium en temperatuur.

Toepassingen van diffusiemetingen zijn onder meer karakterisering van transport in oplossingen, membranen en poreuze materialen, bepaling van moleculaire mobility in cellen, en ontwerp en evaluatie van batterij- en supercondensator-materialen. Ze spelen ook een rol in milieuwetenschappen bij de verspreiding van verontreinigingen in bodem en water. Interpretatie vereist aandacht voor de meetomstandigheden, zoals temperatuur, viscositeit, medium en structuur van het medium.