医用X线机是临床诊断及治疗的重要设备，其中X线管是核心部件，据统计50%以上的X射线管的损坏是由阳极靶失效引起，这种损坏往往需要更换整个X射线管，这就需要相关研究人员研发出更加高效耐用的阳极靶材。而金属钨具有高密度、高强度、高熔点以及抗腐蚀性等一系列优良性能，在医疗设备领域发挥了重要作用。钨的物理性能和金属特性与其凝固结构密切相关，而材料性能由其微观结构决定，结构复杂的晶体或非晶结构可能具有特殊的物理和化学性质。因此，深入研究金属钨凝固过程中微观结构的形成和演变规律，对于理解和调控金属钨的性质具有重要意义。

周丽丽教授课题组的分子动力学模拟研究发现，液态金属钨在快速凝固情况下，形成了由Z12，Z14，Z16原子以10:16:4的比例组成的复杂拓扑密堆晶相。拓扑密堆相复杂的晶胞结构的直接表征识别，不管是实验研究还是数值模拟都面临困难，其晶化机理还处于未知状态。而且，由于Z12, Z14，Z16团簇是过冷液态及非晶态中的常见结构，拓扑密堆晶体的晶化机理必然不同于普通晶体。该研究工作清晰地揭示了拓扑密堆相晶核的形成和演化机理，具体可分为三个阶段：晶核的孕育，晶核的急剧长大和兼并，晶核的粗化和优化过程。

该项工作得到了国家自然科学基金资助项目和江西省自然科学基金项目的支持。于2023年2月发表于CrystEngComm期刊。第一作者王存静为2020级医学影像技术硕士研究生。

图1.拓扑密堆相晶核的形成演变三维可视化示意图。