地球内部的圈层结构是其最重要的构造特征之一。自外向内，地球可分为地壳、地幔、液态外核和固态内核。各圈层的物质组成与结构对其物理性质与演化过程具有决定性影响。例如，在下地幔区域，布里奇曼石随着深度的增加会经历由钙钛矿型结构向后钙钛矿型结构的转变，这一热力学相变显著影响了地幔最底部的物质分布特征及地震波在该区域的传播行为。位于地球最深处的内核主要由铁构成，犹如一颗缓慢生长的“种子”，持续释放能量，驱动外核中金属液体的流动。内外地核的活动产生了地磁场，进而保护地表生命免受太阳风和高能宇宙粒子的侵袭。内核的物质组成与物理性质不仅决定地磁场的形成与维持，也深刻影响着地球深部的热演化、物质循环及结构演变过程。
长期以来，人们普遍认为内核由六方密排结构的单一晶相构成。然而，越来越多的地震波观测显示，内核可能存在不均匀的结构和各向异性，其固态组成可能比传统认知更为复杂。近年来，随着超高压实验技术的发展，研究人员在接近内核条件的高温高压实验中，偶尔观测到铁合金中出现不同于六方密排的晶相，例如体心立方结构。一些理论计算也揭示，在地核的温度和压力下，铁合金的体心立方结构可能具有与六方密排结构接近的稳定性。由于不同晶体结构在地震波传播、热传导和物质扩散等方面表现迥异，厘清内核物质的结构，对于理解地核的形成机制与当前状态具有重要意义。
从地球化学与宇宙化学的角度看，地核在形成过程中并非只包含铁，还融入了其他元素。其中，镍是继铁之后丰度第二高的元素，其在地核中的含量估计为百分之五至十五。尽管镍在地核中的丰度较高，其对地核结构的影响缺乏系统的量化，铁镍合金在内核条件下的物理性质尚未形成统一系统的认知。研究团队在前期工作中发现，镍元素会对铁合金在地核极端条件下的结晶过程产生影响，但其背后的物理机制及热力学行为尚未被充分理解。
为深入研究镍元素在内核环境下的作用及其对晶体结构的影响，团队开展了基于密度泛函理论的计算研究，采用第一性原理分子动力学模拟方法，结合蒙特卡洛统计采样策略，系统探索了极端高温高压条件下铁镍合金的原子构型与热力学性质。理论结果表明，在典型地核温压条件下，体心立方结构中的镍原子倾向形成一些短程序构型，影响其热力学稳定性。进一步地，研究团队计算了不同镍含量下铁镍合金在液态和多种晶态中的自由能，构建了地核条件下的物质相图。由此发现镍元素显著拓展了体心立方结构在高温区的稳定范围，而在较低温度下，六方密排结构仍保持稳定。该结果较好地解释了先前实验中观察到的铁镍合金体心立方结构以及团队此前模拟的铁镍合金结晶路径。
