在过去约160年间一直未能解开的“非均匀扩散”现象，其物理原因在韩国国内得到阐明。
KAIST表示，数学科学系教授 Kim Yongjeong 与生物及脑工学系教授 Choi Myeongcheol 共同研究团队成功提出了能够解释非均匀环境中出现的分离现象的新扩散定律及其实验性证明，并于2日对外公布这一消息。
（自左起）Kim Hoyeon 博士（数理科学系，现任 KAUST 博士后研究员）、Lee Geunmin 博士研究生（生物与脑工学系）、Choi Myeongcheol 教授（生物与脑工学系）、Kim Yongjeong 教授（数理科学系）。KAIST 提供
View original image“扩散”是指由微观粒子的随机运动所产生的宏观质量迁移现象。该概念以随机性（randomness）为主要成因，不仅出现在物理、化学、生物、材料等自然现象中，也广泛存在于信息、经济、股价波动等大部分社会现象中。
爱因斯坦在1905年将扩散与布朗运动结合，用分子的随机行走（random walk）对其进行了解释。此后，在均匀（homogeneous）环境中的扩散理论被完整地建立起来。
然而，Ludwig 在1856年发现，在非均匀（heterogeneous）环境中，物质并非通过扩散而混合，反而会发生分离（fractionation）现象。
自此，科学界围绕着“是否存在除扩散以外的额外对流（advection）现象从而导致分离现象，还是这一现象仅由粒子的随机运动引起”这一问题，持续争论了约160年。
联合研究团队在“爱因斯坦的粒子层面解释也可以说明非均匀环境中出现的分离现象”这一假设前提下展开了研究。
研究结果显示，当微观层面的随机行走（random walk）被应用于非均匀环境时，扩散系数 D 会被分解为电导率 K 和迁移率 M（D=KM），其中由迁移率 M 导致分离现象的产生。研究团队通过数学计算与推导证明了这一点。原本在物理直觉上难以看清的过程，通过数学计算被清晰地呈现出来。
联合研究团队揭示的新扩散定律，并非像传统扩散定律那样仅由一个系数 D 决定，而是由两个系数共同决定的“二要素扩散定律（two-component diffusion law）”。
联合研究团队特别强调，如果新的扩散定律能够完全解释分离现象，那么就可以证明“并不存在额外的对流现象，分离现象完全是由粒子的随机运动单独引起的”。
基于扩散的特性，要以足够精密的精度测量数据以验证分离现象，是联合研究团队所进行实验的挑战性要素之一，而通过实验对这一点加以验证，是本次研究的一大成果。
Kim 教授表示：“本研究是证明在空间上非均质的环境中，仅靠扩散也能实现粒子分离的重要发现”，并强调“其意义在于，准确解析了传统扩散定律无法解释的现象”。
Choi 教授表示：“联合研究团队期待本次研究成果今后能为生命科学及材料科学领域开发新型分离技术作出贡献”，“进一步来看，它也有望作为一项适用于处理非均匀环境中扩散现象的各类领域的扩散定律加以应用”。
另一方面，联合研究团队计划在后续研究中，探究由温度非均匀引起的分离现象以及由固体内部成分非均匀引起的分离现象。阐明各种类型的分离现象均可通过二要素扩散定律加以解释，并进一步揭示其特性，是研究的核心目标。
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