Diffusivität

Diffusivität (von lateinisch diffundere „ausdehnen, zerstreuen; ausströmen lassen“) ist die Eigenschaft eines Materials, die Ausbreitung von gelösten Stoffen zu ermöglichen. Der Ausbreitungsprozess selbst wird als Diffusion bezeichnet. Der Begriff steht einerseits für den Diffusionskoeffizienten, aber insbesondere in festem Material im übertragenen Sinne für die Fähigkeit, Diffusion zuzulassen. In der übertragenen Bedeutung wird er insbesondere in den Neurowissenschaften im Zusammenhang mit Körpergewebe und der in ihr enthaltenen Gewebsflüssigkeit verwendet, aber auch in der Hydrologie (Grundwasser), der Festkörperphysik und der Thermodynamik (Wärmediffusivität). Im Gegensatz zur Diffusion in flüssigen oder gasförmigen Medien kann sich ein gelöster Stoff im Festkörper (z. B. wegen der Kristallgitter-Struktur), aber auch Flüssigkeit in festem Material (z. B. wegen Bodenschichten, Nervenfasern) im Allgemeinen nicht in alle Richtungen gleichermaßen ausbreiten. Bestimmte Richtungen werden bevorzugt und es herrscht Anisotropie. In diesem Falle steht im 1. Fickschen Gesetz anstelle des Diffusionskoeffizienten der Diffusionstensor (eine symmetrische 3×3-Matrix mit reellen nichtnegative Eigenwerten). Die richtungsabhängige Ausbreitung im Gewebe wird als scheinbare Diffusion bezeichnet, die Hauptdiagonalelemente des Diffusions-Tensors als scheinbare Diffusionskoeffizienten (auch ADC für apparent diffusion coefficient). Zur quantitativen Beschreibung der scheinbaren Diffusion und der damit verbundenen Anisotropie werden verschiedene Maßzahlen verwendet, die unter anderem aus den Eigenwerten des Diffusionstensors gebildet werden. So misst z. B. die fraktionale Anisotropie (FA), wie stark die Eigenwerte sich voneinander unterscheiden, d. h., wie stark sich die Diffusivität in verschiedenen Richtungen unterscheidet. Die fraktionale Anisotropie und die relative Anisotropie (RA) werden zusammen mit mittlerer, axialer und radialer Diffusivität weiter unten behandelt. In geisteswissenschaftlichen Disziplinen wird der Begriff übertragen für den Grad gebraucht, in dem sich etwas ausbreiten oder verschoben bzw. auf andere Gebiete angewandt werden kann.