diffusionsrelaterade

Diffusionsrelaterade beskriver fenomen där ämnen sprids genom ett medium till följd av slumpmässiga partiklars rörelser. Diffusion är en grundläggande transportmekanism i gaser, vätskor och fasta material och har stor betydelse inom kemisk teknik, biologi, miljövetenskap och medicin. För att beskriva processen används bland annat temperatur, viskositet och ämnets egenskaper.

På mikroskopisk nivå förklaras diffusion ofta av Brownsk rörelse. Makroskopiskt används Ficks första och andra lag och diffusionsekvationen för att beskriva hur koncentrationsskillnader jämnas ut över tid. Diffusionskoefficienten D anger hur snabbt ett ämne sprids och varierar med temperatur och materialegenskaper.

Vanliga former inkluderar molekylär diffusion, faciliterad diffusion genom transportörer eller kanaler i biologiska membran, och konvektiv diffusion då ett vätske- eller gasflöde bidrar till transporten. I komplexa medier kan diffusion uppvisa avvikande beteende, så kallad anomal diffusion, ofta orsakad av hinder och porositet.

Användningar finns inom biologi (gasutbyte i lungor, spridning av näringsämnen i vävnad), miljövetenskap (diffusion i jord och grundvatten; spridning av föroreningar), medicin (diffusionsavbildning som diffusion-weighted MRI) och teknik, inklusive diffusionsmodeller i generativ AI.

Mätning och modellering av diffusion görs med metoder som FRAP och NMR för att bestämma diffusionskoefficienten, och modellerna löses med diffusionsekvationen under relevanta randvillkor, ibland tillsammans med reaktioner.