为了开发新材料，材料工程师需要能够预测杂质原子在一定温度范围内在晶体中扩散的速度。

　　利用新的计算技术，伊利诺伊大学厄巴纳 - 尚佩恩分校（又称香槟分校）的研究人员构建了镁合金扩散的第一个精确模型。虽然镁是最轻的结构金属，但这种模型也可以用于预测原子如何在许多其他材料中扩散，对于材料工程师来说意味着巨大的分量。

　　爱因斯坦首先描述了扩散的基本机制，但只是为几个晶体建模。

　　伊利诺伊州材料科学和工程副教授达拉斯·特林克尔（Dallas Trinkle）解释说：“镁晶体的计算机分析揭示出影响不同原子如何在镁中移动的隐藏的断裂对称性。

　　结合最先进的量子力学计算，Trinkle和他的博士生Ravi Agarwal，能够预测普通和稀土金属的扩散，这可以用于进一步许多重要的实际应用。

　　“固体中的大多数替代溶质通过空位扩散，然而，广泛使用的扩散性分析模型在原子跳跃率之间的关系中进行不受控制的近似，这降低了准确度，”Agarwal是该项研究的第一作者，其论文“Exact Model of Vacancy-Mediated Solute Transport in Magnesium”发表在Physical Review Letters。“六方密堆积晶体的对称分析之前使用的模型揭示出更多不同的空位跃迁，一种被称为绿色函数的方法准确计算出镁中的溶质的扩散率。我们发现铝，锌和稀土溶质的溶质阻力的巨大差异，以及改进的扩散活化能，这些都突出了对精确分析传输模型的需要。”

　　“这些新的结果将为汽车和航空航天应用创建新型的和轻质的结构金属，”Trinkle说。 “这个模型具有启发意义，因为我们能够发现以前被认为是相同的原子运动的破缺对称性。现在这种方法可以用来预测原子如何在许多其他材料中扩散。”