扩散作用
应用
扩散在许多学科(物理、化学、生物)都是非常重要的。扩散的一些应用包括:
热压产生固态物质(粉末冶金学,陶瓷的生产)
化学反应器的设计
化学工业中催化剂的设计
钢铁能够通过扩散(例如:混合碳和氮)改变它的性质
在生产半导体过程中加入添加剂(例如:掺杂的浓度)
重要性
扩散是一种传输现象。分子扩散是已知的传输现象中,传输比较慢的。
固体物理学
当光照在本征半导体中心上时,载流子在中间产生,并向两边扩散。由于电子(绿色)的扩散系数高于空穴(紫色),电子在中心处的堆积比空穴更少。
固体中载流子的运动也有扩散现象。当固体中的电子密度不平衡时,电子将从密度高的区域向密度低的区域扩散。比如用光照射一块半导体的中间,电子将在中间产生,并向两边扩散(如右图所示),并形成扩散电流,也可以用菲克定律描述。
扩散系数 D {\displaystyle D} 是菲克定律中的系数 J = − − --> D ∂ ∂ --> n / ∂ ∂ --> x {\displaystyle J=-D{\partial n}/{\partial x}} , J 是单位时间单位面积的流量, n 是该物质的总数, x 是位置(长度)。
细胞生物学
在细胞生物学领域,扩散是细胞间必要物质(例如氨基酸)传播的主要形式。水分子通过半透膜的扩散被称作渗透。细胞也通过此方式使部分物质进出细胞膜,部分的扩散是需要能量的,不能一概而论。
扩散 (英语:Diffusion)是物质分子顺着浓度梯度(concentration gradient)或浓度差异移动的现象,即物质分子由高浓度区域移至低浓度区域,直到分子均匀分布为止。扩散是小分子进出细胞膜的的方式之一。但扩散只是一个基本概念,扩散可以分类为很多不同种类,其形成条件和状态大体不同。有些扩散需要介质,而有些则需要能量。因此并不能将不同种类的扩散一概而论。
参见
格锐目定律
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