Als Diffusion bezeichne ich den ohne äussere Einwirkung eintretende Ausgleich von Konzentrationsunterschieden in Stoffgemischen als spontan ablaufender Prozess aufgrund der Eigenbewegung der beteiligten Teilchen. Er führt mit der Zeit zur vollständigen Durchmischung zweier oder mehrerer Stoffe durch die gleichmäßige Verteilung der beweglichen Teilchen. Bei den Teilchen kann es sich um Atome, Moleküle, Ladungsträger oder auch um freie Neutronen handeln. Meist ist zumindest einer der Stoffe ein Gas oder eine Flüssigkeit, doch können auch Feststoffe und Plasmen ineinander diffundieren.

Die Sache ist kompliziert und wird sprachlich oft vermischt mit Dissipation und Entropie, weil sich in bestimmten Fällen Muster oder Strukturen zeigen.

Hinweis:
I. Prigogine hat geschrieben, dass sich die Diffusion mit der herkömmlichen Physik gut begreifen lasse, so dass auf Dissipation und Entropie gut verzichtet werden könne - wenn man nur diesen Prozesse betrachte.
Aber die neue Physik (Paradigmenwechsel) müsse sich mit historischen oder irreversiblen Prozessen befassen, also Idealisierungen wie die adiabatische aufheben.

Beispiel:
Die allmähliche Einfärbung von lauwarmem Wasser durch einen Tropfen Tinte, den man hineingibt, das Wasser aber weder umrührt noch den Behälter schüttelt. Nach einiger Zeit hat sich die Tintenfarbe im ganzen Wasser gleichmäßig verteilt.
Die Ausbreitung der Tinte im Wasser kann allerdings auch durch Dichte- und Temperaturunterschiede begünstigt werden. Diese Einflüsse lassen sich verringern, indem man eine farbige Flüssigkeit mit höherer Dichte mit einer Flüssigkeit mit niedrigerer Dichte überschichtet und sehr viskose Flüssigkeiten verwendet, z. B. farbigen Sirup und Honig. Die dann beobachtete allmähliche Einfärbung des Honigs erklärt sich nahezu ausschließlich durch Diffusion, wobei sowohl Sirup in den Honig als auch Honig in den Sirup diffundiert.

Praktische Bedeutung
Beim Sintern spielt die Diffusion eine sehr wichtige Rolle beim Zusammenwachsen der Pulverbestandteile. Stahl kann durch Eindiffundieren von Kohlenstoff und/oder Stickstoff randschichtgehärtet werden oder zu Metal Dusting führen.
In Diffusionsöfen werden bei Temperaturen um 1000 °C Dotanden in das Halbleitermaterial eingebracht, um dort gezielt die elektrische Leitfähigkeit oder mechanische Eigenschaften für Bauelemente der Mikrosystemtechnik zu beeinflussen.
Die Diffusion spielt in der Technischen Chemie eine zentrale Rolle. Häufig tritt sie hier gekoppelt mit Konvektion und chemischen Reaktionen auf. Typische Anwendungen sind Reaktor- und Katalysatordesign. In der chemischen Verfahrenstechnik erfolgt die selektive Trennung von Stoffgemischen häufig mittels Molekularsieb- und/oder Membrantechnik. Beide Verfahren beruhen auf „kinetischer Separation“, wobei die Differenzen der Diffusion der einzelnen Stoffe in Nanoporen eine wesentliche Rolle spielen und sich dadurch Steuerungsmöglichkeiten eröffnen. In Halbleitern bewegen sich Elektronen aufgrund eines Diffusionsstromes entgegen dem durch die Spannungsquelle erzeugten Feldstrom.
Bei ambipolarer Diffusion bewegen sich Elektronen und Ionen gleichgerichtet im Plasma. Bei der Baukonstruktion muss zum Feuchteschutz die Wasserdampfdiffusion berücksichtigt werden, um unzulässig große Tauwasserkondensation zu vermeiden. Dazu werden Dampfsperren und Dampfbremsen mit definiertem Wasserdampfdiffusionswiderstand eingesetzt.
In der Mikrobiologie wird Diffusion beim Agardiffusionstest genutzt. Bei der Lungenatmung erfolgt der Gasaustausch zwischen Lungenbläschen und Blut durch Diffusion. Mit der sogenannten diffusion-ordered-spectroscopy (DOSY) kann in Mischungen die translatorische Beweglichkeit einzelner Moleküle gemessen und anhand des Diffusionskoeffizienten das Molekülgewicht bestimmt werden.