Inndiffusjon

Inndiffusjon er prosessen der molekyler beveger seg fra områder med høy konsentrasjon til områder med lavere konsentrasjon inne i et materiale eller inn i et annet medium. Bevegelsen følger ofte Ficks lover, som gir en matematisk beskrivelse av flux og konsentrasjonsprofil. Første lov sier at fluxen J er lik minus diffusiviteten D ganger konsentrasjonsgradienten, uttrykt som J = -D dC/dx. Den tidsavhengige formen av diffusjon beskrives av andre lov: ∂C/∂t = D ∂^2C/∂x^2. D avhenger av temperatur, stoffets natur og mediumets struktur, inkludert porøsitet, tortuositet og eventuelle grenseflater eller barrierer.

Inndiffusjon forekommer i faste stoffer, væsker og gasser, og er fundamentalt i mange natur- og teknologisystemer. I biologiske systemer er innndiffusjon avgjørende for oksygenopptak i vev, næringsinntak over membraner og diffusjon av ioner i celler; den kan skje parallelt med aktiv transport eller fasilitert diffusjon når nødvendig. Innen materialvitenskap og industri opptrer innndiffusjon ved grensesnitt mellom belegg og underlag, i membraner og i porøse medier, og påvirker korrosjon, batteriytelse og katalytiske prosesser. Hastigheten beskrives ofte gjennom diffusjonslengde sqrt(2Dt) for en karakteristisk tid t, eller gjennom en effektiv diffusivitet som tar hensyn til geometri og hindringer i miljøet. Boundary conditions og geometriske forhold har stor betydning for diffusjonsprofilene. Metoder for å studere innndiffusjon inkluderer sporstoffmerking, måling av konsentrasjonsprofiler over tid og bildediagnostikk.