Die Diffusion ist ein Mechanismus, durch den mittels zufälliger Sprünge von Atomen das thermodynamische Gleichgewicht in Bezug auf die Konzentrationen einzelner Elemente erreicht werden kann. Es werden verschiedene Typen der Diffusion unterschieden: Das Verständnis der atomistischen Grundlagen der Diffusion hat in vieler Weise direkte technische Relevanz. Diese Grundlagen kommen beispielsweise direkt zur Anwendung in der Herstellung besonders schwer zu handhabender Phasen durch gezielte Diffusionsbehandlungen (Wärmebehandlungen) (z. B. spröde Supraleiter in Kabelform), für die Vorauswahl möglicher Legierungselemente (z. B. für Hochtemperaturanwendungen), um eine Vorhersage zu erwartender räumlicher Ausmaße für die Durchmischung chemisch unterschiedlicher Bauteile zu erstellen, beim Abstecken eines Prozessfensters für das Einbringen von diffusiven Elementen über die Oberfläche (z. B. für das Nitrieren und Carburieren) und schließlich um eine systematische Messung grundlegender Materialparameter erst möglich zu machen (insbesondere die chemischen Diffusionskoeffizienten).