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擴散
擴散是粒子、分子、能量或資訊從高濃度區域向低濃度區域的淨移動,由隨機熱運動驅動並受濃度梯度支配,直至達到均衡。
概觀
19世紀中葉推導出的費克定律確立了擴散速率與濃度梯度及介質擴散率成正比的關係,使擴散從觀察現象轉化為可精確預測的過程。這些數學關係使其能嚴格應用於物理、化學、生物與工程領域。
為什麼重要
擴散支撐著所有動物生命所依賴的過程:氧氣與二氧化碳跨肺泡膜的交換、營養物質進入細胞,以及信號分子在突觸間隙的傳播。在材料科學中,受控擴散主導著半導體摻雜、金屬熱處理與藥物遞送系統設計——使其成為橫跨技術與醫學的關鍵使能機制。