Graduate School Cluster of Excellence ‚CUI: geavanceerde beeldvorming van materie
Hamburg, Duitsland
DUUR
3 Years
TALEN
Engels
TEMPO
Full time, Deeltijd
DEADLINE VOOR AANMELDING
Aanvraagdeadline
EERSTE STARTDATUM
Vraag de vroegste startdatum aan
COLLEGEGELD
Vraag collegegeld aan
STUDIE FORMAAT
Op de campus
Invoering
De opleiding en promotie van jonge onderzoekers is een belangrijk aspect en ingrediënt voor de succesvolle werking van het cluster. Een substantieel deel van het wetenschappelijke werk wordt verricht door onderzoekers in de beginfase van hun loopbaan. Met name promovendi en postdocs vormen door hun onpartijdigheid, frisse inzichten en enthousiasme de drijvende kracht en ruggengraat van moderne wetenschappelijke ontwikkelingen.
Educatief programma
Een specifiek kenmerk en uitdaging van het cluster is het uitgesproken interdisciplinaire karakter ervan, waarvoor niet alleen de toch al uitgebreide expertise van een enkel goed gedefinieerd veld nodig is, maar ook die van verschillende onderling verbonden onderzoeksgebieden. Nog uitdagender is dat het werken op het grensvlak van twee vakgebieden, zoals fotonica en biomoleculaire dynamica, de combinatie en samensmelting van verschillende concepten vereist. Dit streven gaat doorgaans gepaard met nieuwe inzichten en synergetische effecten als gevolg van de inherent verschillende gezichtspunten van de voorheen afzonderlijke vakgebieden. Als gevolg hiervan biedt de graduate school een sterke interdisciplinaire opleiding die rekening houdt met de specifieke aspecten van elk gebied die relevant zijn voor het overeenkomstige onderzoeksgebied en deze met elkaar in verband brengt.
Het onderwijs zal worden gestructureerd in intensieve cursussen met onderwerpen die betrekking hebben op de drie onderzoeksgebieden A, B en C, evenals specifieke workshops over programmeren, experimentele instrumentatie, enz. Het onderwijsprogramma berust op de groepen waarvan de onderzoeksgebieden het volledige te onderwijzen spectrum bestrijken. binnen het trainingsprogramma. Dit impliceert dat Ph.D. Op alle gebieden van het cluster kunnen baanbrekende onderzoeksprojecten worden aangeboden. De onderzoeksgebieden van het cluster omvatten de traditionele disciplines natuurkunde, scheikunde en biologie onder het verenigende thema van geavanceerde beeldvorming van materie.
toelatingen
Beurzen en financiering
Kwalificatiebeurs voor masterstudenten binnen de Cluster of Excellence “CUI: Advanced Imaging of Matter”
Voorwaarden voor beurzen
De beurzen starten op zijn vroegst op 1 april 2024 en worden gefinancierd met € 934,- per maand gedurende 12 maanden. Als er na de beurs van 12 maanden behoefte is aan verdere financiering, kan contact worden opgenomen met het Cluster om verdere financieringsmogelijkheden te onderzoeken.
Masterdiploma en onderzoeksgebieden
De beurzen ondersteunen de academische kwalificatie in het kader van relevante masterprogramma's van de Universität Hamburg, dwz natuurkunde, nanowetenschappen en scheikunde. Beurshouders zijn verplicht om de relevante masterstudiecurricula te voltooien, maar hebben ook de mogelijkheid om deel te nemen aan optionele onderzoeksprojecten als onderdeel van de Cluster of Excellence “CUI: Advanced Imaging of Matter”. De Cluster onderzoekt de dynamiek van complexe systemen en overbrugt concepten en methodologieën voor de studie van 'kleine', goed gecontroleerde kwantumsystemen naar steeds grotere lengteschalen en complexiteit, van grote moleculen tot vaste-stofsystemen en nanosystemen. Het onderzoekt hoe nieuwe functionaliteiten ontstaan met de toenemende complexiteit en omvang van een systeem en hoe nieuwe functionaliteiten dynamisch kunnen worden gegenereerd. Internationale onderzoekers uit verschillende disciplines, zoals natuurkunde, scheikunde en structurele biologie, hebben hun krachten gebundeld om deze processen in Hamburg te observeren, begrijpen en controleren.
Voor meer informatie over de aanvraag kunt u contact opnemen met de universiteit. Indien de aanmeldingsdeadline vanwege de verschillende internationale termijnschema’s niet kan worden aangehouden, is het ook mogelijk om uw aanvraag na de deadline in te dienen.
leerplan
We bieden doorlopend PhD- en postdocposities aan op de volgende kerngebieden, en we nodigen hooggekwalificeerde en gemotiveerde kandidaten uit om te solliciteren. De meeste vacatures blijven open totdat ze ingevuld zijn. Voor meer informatie kunt u contact opnemen met de betreffende toezichthouder:
- A: Het ontwerpen van dynamische opkomst in kwantummaterie
- B: Vastleggen van opkomende chemie
- C: Onderzoek naar opkomst in heterogene systemen
A: Het ontwerpen van dynamische opkomst in kwantummaterie
Onderzoek op gebied A richt zich op kwantumsystemen die uitzonderlijk goed te controleren zijn: kwantumgassen en vaste stoffen. Hier willen we nieuwe functionaliteiten begrijpen en beheersen die ontstaan in niet-evenwichtssituaties of in voortreffelijk op maat gemaakte evenwichtssituaties, functionaliteiten die tot nu toe niet bestaan onder omgevingsomstandigheden.
In het bijzonder zullen de onderzoeksgroepen zich bezighouden met de volgende vragen:
- Hoe kunnen we de kritische temperatuur van niet-evenwichtssupergeleiders verhogen met behulp van optische of elektronische aandrijving?
- Hoe kunnen we nieuwe klassen van interacterende systemen met topologie creëren, begrijpen en controleren?
- Hoe kunnen we systemen met veel lichamen atoom voor atoom samenstellen om bijzonder robuuste magnetische of supergeleidende toestanden met veel lichamen te bereiken?
- Wat kunnen we winnen als we niet-klassiek licht gebruiken om collectieve eigenschappen van materie voor te bereiden en te controleren?
Een gemeenschappelijk aspect van alle onderzoeksprojecten in gebied A is dat deze vragen worden aangepakt in nauwe samenwerking tussen experimenten in macroscopische vaste stoffen en modelachtige systemen, zoals kwantumgassimulatoren en reeksen magnetische atomen op oppervlakken. Voortbouwend op deze combinatie zullen we fundamentele kwantumfenomenen aanpakken en begrijpen die leidende principes zullen onthullen die nodig zijn voor de andere gebieden. Hier kunnen we speciale aandacht schenken aan de elektronische vrijheidsgraden, aangezien de kristallijne orde nucleaire herschikkingen onderdrukt.
Volledige kwantumcontrole over individuele atomen zal worden bereikt met behulp van scanning tunneling of kwantumgasmicroscopie, terwijl de volledige kwantumaard van licht zal worden benut in experimenten met niet-klassiek licht en sterke koppeling tussen licht en materie.
Gebied A illustreert de hoge mate van controle die we uiteindelijk willen bereiken over de meer complexe bouwstenen die in gebieden B en C worden bestudeerd.
B: Vastleggen van opkomende chemie
Onderzoeksgebied B richt zich op moleculen van kleine tot middelgrote omvang die, ondanks hun beperkte aantal atomaire bestanddelen, al over een groot aantal vrijheidsgraden beschikken. Opkomend gedrag in deze systemen ontstaat door een nauwe koppeling tussen de elektronische en nucleaire subsystemen, en kan verder worden bevorderd door interactie met een oplosmiddel of oppervlakteomgeving.
Op dit gebied zullen de onderzoeksgroepen zich bezighouden met de volgende centrale vragen:
- Wat zijn de belangrijkste vrijheidsgraden die ten grondslag liggen aan chemische reacties?
- Hoe kunnen we licht gebruiken om een gewenste chemische reactie te Pathway ?
- Kunnen we nieuwe collectieve toestanden voorspellen, identificeren en controleren door gebruik te maken van een sterke koppeling tussen licht en materie? Kunnen we dan met behulp van fotonen chemische processen of faseovergangen op maat maken?
In vergelijking met gebied A wordt de complexiteit in gebied B vergroot door het feit dat bij chemisch reactieve processen de atomaire posities niet quasi-harmonisch begrensd zijn; translationele periodiciteit is verbroken. De opkomst in de scheikunde berust op het resulterende dynamische samenspel van elektronische en nucleaire bewegingen, dat aanleiding geeft tot collectieve vrijheidsgraden die ten grondslag liggen aan chemische reacties.
Om de dynamische Pathways die de belangrijkste opkomende vrijheidsgraden volgen te identificeren en te karakteriseren, zullen we krachtige röntgen- en elektronenverstrooiing- en spectroscopietechnieken gebruiken, in nauwe samenhang met de theorie. De resulterende inzichten zullen cruciale aanwijzingen opleveren voor de ontwikkeling van effectieve optische controlestrategieën voor het sturen van chemische reacties.
Het verwezenlijken van deze droom om de chemie te sturen zal gevolgen hebben voor zowel gebieden A als C, waar we uiteindelijk streven naar optische controle over processen die uiteenlopen van de conformatie en functie van eiwitten tot concurrerende fasen in vaste stoffen.
C: Onderzoek naar opkomst in heterogene systemen
De onderzoeksobjecten van gebied C, biologische macromoleculen en kunstmatige nanostructuren, zijn typische vertegenwoordigers van het volgende hiërarchische niveau van functionaliteit in vergelijking met middelgrote moleculen en bulkvaste stoffen. Ons langetermijndoel is het bereiken van een vergelijkbare mate van begrip en controle als in gebieden A en B van de processen die leiden tot het ontstaan van functionaliteit in bijvoorbeeld een eiwit of een effectieve fotokatalysator.
De onderzoeksgroepen zullen zich bezighouden met de volgende specifieke vragen:
- Wat is de rol van dynamiek en heterogeniteit in de macromoleculaire functie?
- Hoe leidt structuurvorming op nanoschaal tot opkomende functionaliteit in natuurlijke en kunstmatige nanomaterialen?
- Hoe ontstaat elektronentransport tussen gescheiden kwantumsystemen op nanoschaal?
Deze vragen zijn uiteraard geïnspireerd door het nieuwe inzicht in de chemie in gebied B en het belang van topologie en nieuwe controlemethoden in gebied A, die moeten worden gecombineerd met de ontwikkeling van nieuwe mogelijkheden om conformationele dynamiek op atomaire schaal in beeld te brengen.
Het is in gebied C waar we het meest gebruik maken van de XFEL-revolutie, in sommige gevallen door gebruik te maken van niet-lineaire regimes die in gebied A zijn geopend. Alle projecten in gebied C vereisen bovendien nieuwe benaderingen voor de voorbereiding van monsters en theoretische beschrijvingen. van complexe materie die uit evenwicht wordt gebracht.
In Area C zijn gekoppelde processen op meerdere tijd- en lengteschalen essentieel voor het ontstaan van functionaliteit. De koppeling van elektronische bewegingen aan individuele kernen is bijvoorbeeld afhankelijk van de conformationele veranderingen van de grotere moleculaire subsystemen of nanodeeltjes. Samen met energiebronnen, bijvoorbeeld uit de omgeving, resulteert dit in feedbackloops die dynamische veranderingen in de energetische landschappen veroorzaken, die in de biologie worden uitgebuit om chemische reacties enorm te versterken en te sturen op manieren die de reageerbuischemie niet kan. Onze ambitie is om dergelijke functionaliteiten te kunnen ontwerpen door basisinteracties op atomaire en moleculaire schaal te beheersen.
In deze zin kan Gebied C worden opgevat als een natuurlijke uitbreiding van Gebieden A en B, waar we ons op de overgang bevinden van het regime van coherente kwantumfysica met meerdere lichamen naar klassieke beschrijvingen, wat nog steeds een grote uitdaging vormt voor een passende theoretische benadering. beschrijving.
De hier ontwikkelde methodologieën zullen steeds belangrijker worden voor het cluster naarmate onze beheersing van de materie toeneemt met de toename van de complexiteit en heterogeniteit van systemen in Area A en Area B.
Carrièremogelijkheden
Alle promovendi zijn automatisch lid van de graduate school en genieten van de vele voordelen ervan. Hierbij valt niet alleen te denken aan intensieve cursussen, maar ook aan de mogelijkheid om fondsen aan te vragen, om conferenties en workshops te bezoeken of om samen op bezoek te gaan bij gerenommeerde instituten.
Studenten kunnen met clusterfondsen hun eigen school organiseren en profiteren van diverse studentenactiviteiten en evenementen. Er worden trainingen gegeven zowel op het gebied van het bijbehorende onderzoekswerk als op het gebied van persoonlijke en professionele vaardigheden.
Colloquia en een rijk gastenprogramma van internationaal vooraanstaande experts vormen niet alleen een aanvulling op het onderwijs- en trainingsprogramma, maar bieden vooral ook de unieke kans om uit de eerste hand kennis te maken met de meest recente ontwikkelingen op de betreffende vakgebieden.