成核是在凝固过程中出现不同热力学状态的现象，例如在液体中形成局部晶体，在材料和半导体工业中受到重视。然而，在现实世界中，由于杂质和来自容器壁的成核，很难观察到均匀成核。在跟踪所有原子的位置和速度的分子动力学模拟中，由于需要在液体和固体两种状态的时间尺度上模拟大量原子，因此计算系统的时空尺度是有限的。 .

　此次，研究团队使用GPU独有的分子动力学代码，在GPU超级计算机“TSUBAME 2.5”上并行对512个GPU进行了分子动力学模拟。具体来说，将超过10亿个原子组成的纯铁熔体保持在过冷状态，观察成核过程。

　结果发现，在过冷熔体中表达的前核周围的液体中，二十面体的局部结构增加，诱发了大量的卫星核。我们还发现，另一种具有特定方位角关系且晶界能量较小的晶粒从一些先前的晶核表面形成不均匀的晶核，并且即使在均质成核过程中也存在局部不均匀性。

　据说这项研究的结果是通过在原子水平上再现现象的过程而获得的，并为改进材料的实际过程提供了知识。

论文信息：[Nature Communications] Heterogeneity in homogeneous numerication from 十亿原子分子动力学模拟纯金属凝固