到目前为止，科学家们不得不依靠近似值或有限的观点来分析通过多孔材料（如生物组织、聚合物、不同矿物质和海绵）的粒子运动。 一项新的研究现在提供了一种新技术，可以在不同的环境中提供令人兴奋的机会。
科学家们 布里斯托大学 发现了一个新的数学公式，表明通过可渗透材料的扩散运动可以首次精确建模。 这个方程是在第一个扩散方程之后一个世纪出现的，由两位世界顶级物理学家推导出来， Albert Einstein 和玛丽安·冯·斯莫鲁霍夫斯基。 它代表了在表示各种实体（包括微观粒子、活生物体和人造设备）的运动方面的重大进步。
主要作者 Toby Kay，完成博士学位。 在工程数学中，说： “这标志着爱因斯坦和 Smoluchowski 对扩散的研究向前迈出了根本性的一步，并彻底改变了通过各种规模的复杂介质（从细胞成分和地质化合物到环境栖息地）扩散实体的建模。
“以前，通过散布有阻碍运动的物体（称为可渗透屏障）的环境来表示运动的数学尝试受到限制。 通过解决这个问题，我们正在为许多不同领域的激动人心的进步铺平道路，因为动物、细胞生物和人类经常会遇到可渗透的屏障。”
为了找到新的方程，科学家们必须在微观上表示随机运动。 然后他们随后缩小以宏观地描述该过程。
据科学家称，需要进一步研究才能将这种数学工具应用于实验应用。
他们指出， “例如，能够准确地模拟水分子通过生物组织的扩散，将推进对扩散加权的解释 MRI （磁共振成像）读数。 它还可以更准确地表示空气通过 食品包装 材料，有助于确定保质期和污染风险。 此外，量化觅食动物与栅栏和道路等宏观障碍相互作用的行为，可以为保护目的更好地预测气候变化的后果。”
资深作者，布里斯托大学复杂性科学副教授 Luca Giuggioli 博士， 说过: “这个新的基本方程是构建工具和技术来表示空间异质时扩散的重要性的另一个例子，也就是说，当底层环境从一个位置变化到另一个位置时。”
“这一最新发现是进一步提高我们对各种形状和形式运动的理解的重要一步——统称为运动数学——它具有许多令人兴奋的潜在应用。”
杂志参考：
- 托比·凯和卢卡·朱吉奥利。 通过可渗透界面的扩散：基本方程及其在首次通过和本地时间统计中的应用。 物理评论研究.
