分子扩散，通常简称扩散，是任何粒子于绝对零度以上之环境下的热力学运动。本行为的速率是温度、流体黏度以及粒子大小的函数。扩散解释高浓度与低浓度之间存在分子净通量的原因。一旦浓度相等，分子虽持续运动，但由于浓度梯度已不复存在，分子遂停止扩散，改由自扩散主导分子的随机运动。扩散的结局是材料逐渐混合，使分子分布达成均匀。由于分子依然持续运动，但平衡也已经建立，因此分子扩散的最终状态被称为“动态平衡”。在具有均匀温度的相态中，因不受外部净力影响，扩散过程最终将达到完全混合。
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电化学梯度是离子跨膜运动而产生的梯度，通常包括电势梯度和浓度梯度。电化学势能是一种维持细胞生命活动的势能。这一能量以化学势的形式存储，表现为细胞膜两侧的离子浓度梯度。当穿过可渗透膜的离子浓度不相等时，离子将通过分子扩散穿过膜从高浓度区域移动到低浓度区域。 离子还携带电荷，在膜上形成电势。 如果跨膜的电荷分布不均，则电势差会产生驱动离子扩散的力，直到膜两侧的电荷平衡。
有效扩散系数是描述固态多晶硅材料 中原子扩散的一个概念，通常是被描绘成一个加权平均的晶界扩散系数与晶格扩散系数的比值。分子扩散是由于混合组分中存在浓度梯度而由分子热运动引起的扩散传质过程。当扩散通道受限或曲折时，有效扩散系数会随之发生变化。
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