Grupo de excelencia de escuelas de posgrado, CUI: imágenes avanzadas de la materia
Hamburg, Alemania
Doctorado
DURACIÓN
3 años
IDIOMAS
Inglés
PASO
Tiempo completo, Tiempo parcial
PLAZO DE SOLICITUD
FECHA DE INICIO MÁS TEMPRANA
TASAS DE MATRÍCULA
FORMATO DE ESTUDIO
En el campus
La educación y promoción de jóvenes investigadores es un aspecto e ingrediente clave para el funcionamiento exitoso del cluster. Una parte sustancial del trabajo científico la realizan investigadores en las primeras etapas de sus carreras. En particular, los estudiantes de doctorado y postdoctorados representan la fuerza impulsora y la columna vertebral de los desarrollos científicos modernos debido a su imparcialidad, nuevas opiniones y entusiasmo.
Programa educativo
Una característica y un desafío específicos del grupo es su pronunciada naturaleza interdisciplinaria que requiere no sólo la experiencia ya completa de un único campo bien definido sino también la de varias áreas de investigación interrelacionadas. Aún más desafiante, trabajar en la interfaz de dos campos como la fotónica y la dinámica biomolecular requiere la combinación y fusión de diferentes conceptos. Este esfuerzo suele ir acompañado de nuevos conocimientos y efectos sinérgicos debido a los puntos de vista inherentemente diferentes de campos previamente separados. Como consecuencia, la escuela de posgrado ofrece una sólida formación interdisciplinaria que tiene en cuenta e interrelaciona los aspectos específicos de cada área relevantes con el campo de investigación correspondiente.
La docencia se estructurará en cursos intensivos con temáticas relativas a las tres áreas de investigación A, B y C así como talleres específicos de programación, instrumentación experimental, etc. El programa docente se basa en los grupos cuyas áreas de investigación abarcan toda la gama a impartir. dentro del programa de formación. Esto implica que Ph.D. Se pueden ofrecer proyectos de investigación de vanguardia en todas las áreas del cluster. Las áreas de investigación del grupo abarcan las disciplinas tradicionales de física, química y biología bajo el tema unificador de imágenes avanzadas de la materia.
Beca de calificación para estudiantes de maestría dentro del Clúster de Excelencia “CUI: Advanced Imaging of Matter”
Condiciones de la beca
Las becas comienzan como muy pronto el 1 de abril de 2024 y están financiadas con 934 € al mes durante 12 meses. Si es necesario obtener más financiación después de la beca de 12 meses, se puede contactar al Clúster para explorar más opciones de financiación.
Maestría y áreas de investigación.
Las becas apoyan la cualificación académica en el marco de los programas de maestría relevantes de la Universität Hamburg, es decir, física, nanociencia y química. Los becarios deben completar los planes de estudios de maestría correspondientes, pero también tienen la oportunidad de participar en proyectos de investigación opcionales como parte del Grupo de Excelencia “CUI: Imágenes Avanzadas de la Materia”. El Clúster explora la dinámica de sistemas complejos, uniendo conceptos y metodologías para el estudio de sistemas cuánticos "pequeños" bien controlados a escalas de longitud y complejidad cada vez mayores, desde moléculas grandes hasta sistemas de estado sólido y nanosistemas. Investiga cómo surgen nuevas funcionalidades con la creciente complejidad y tamaño de un sistema y cómo se pueden generar nuevas funcionalidades de forma dinámica. Investigadores internacionales de diferentes disciplinas como la física, la química y la biología estructural han unido fuerzas para observar, comprender y controlar estos procesos en Hamburgo.
Comuníquese con la universidad para obtener más información sobre la solicitud. Si el plazo de solicitud no se puede mantener debido a los diferentes calendarios de plazos internacionales, también es posible presentar su solicitud después de la fecha límite.
Ofrecemos continuamente puestos de doctorado y posdoctorado en las siguientes áreas principales, e invitamos a candidatos altamente calificados y motivados a postularse. La mayoría de los puestos permanecerán abiertos hasta que se cubran. Para mayor información comuníquese con el supervisor respectivo:
- A: Diseño de emergencia dinámica en materia cuántica
- B: Capturando la química emergente
- C: Explorando la emergencia en sistemas heterogéneos
A: Diseño de emergencia dinámica en materia cuántica
La investigación en el Área A se centra en sistemas cuánticos que pueden controlarse excepcionalmente bien: gases y sólidos cuánticos. Aquí, nuestro objetivo es comprender y controlar nuevas funcionalidades que surgen en entornos de no equilibrio o de equilibrio exquisitamente diseñados, funcionalidades que, hasta ahora, no existen en condiciones ambientales.
En particular, los grupos de investigación abordarán las siguientes cuestiones:
- ¿Cómo podemos aumentar la temperatura crítica de los superconductores en desequilibrio mediante conducción óptica o electrónica?
- ¿Cómo podemos crear, comprender y controlar nuevas clases de sistemas que interactúan con la topología?
- ¿Cómo podemos ensamblar sistemas de muchos cuerpos, átomo por átomo, para lograr estados magnéticos o superconductores de muchos cuerpos particularmente robustos?
- ¿Qué podemos ganar al aprovechar la luz no clásica para preparar y controlar las propiedades colectivas de la materia?
Un aspecto común de todos los proyectos de investigación en el Área A es que estas preguntas se abordan en estrecha colaboración entre experimentos en sólidos macroscópicos y sistemas similares a modelos, como simuladores cuánticos de gases y conjuntos de átomos magnéticos en superficies. Sobre la base de esta combinación, abordaremos y comprenderemos fenómenos cuánticos fundamentales que revelarán principios rectores necesarios para otras áreas. Aquí podemos prestar especial atención a los grados de libertad electrónicos ya que el orden cristalino suprime los reordenamientos nucleares.
Se logrará un control cuántico total sobre los átomos individuales mediante túneles de barrido o microscopía cuántica de gases, mientras que la naturaleza cuántica total de la luz se aprovechará en experimentos con luz no clásica y un fuerte acoplamiento luz-materia.
El Área A ejemplifica el alto grado de control que en última instancia queremos lograr sobre los bloques de construcción más complejos estudiados en las Áreas B y C.
B: Capturando la química emergente
El área de investigación B se centra en moléculas de tamaño pequeño y mediano que, a pesar de su número limitado de constituyentes atómicos, ya poseen un gran número de grados de libertad. El comportamiento emergente en estos sistemas surge a través de un acoplamiento íntimo entre los subsistemas electrónicos y nucleares, y puede promoverse aún más mediante la interacción con un solvente o un entorno superficial.
En esta Área los grupos de investigación abordarán las siguientes cuestiones centrales:
- ¿Cuáles son los grados de libertad emergentes clave que subyacen a las reacciones químicas?
- ¿Cómo podemos utilizar la luz para imponer una Pathway de reacción química deseada?
- ¿Podemos predecir, identificar y controlar nuevos estados colectivos utilizando un fuerte acoplamiento luz-materia? ¿Podemos entonces adaptar procesos químicos o transiciones de fase utilizando fotones?
En comparación con el Área A, la complejidad aumenta en el Área B debido al hecho de que en los procesos químicamente reactivos, las posiciones atómicas no están confinadas casi armónicamente; La periodicidad traslacional se rompe. El surgimiento de la química se basa en la interacción dinámica resultante de los movimientos electrónicos y nucleares, que da lugar a grados colectivos de libertad que subyacen a las reacciones químicas.
Para identificar y caracterizar las Pathways dinámicas tomadas por los grados de libertad emergentes clave, utilizaremos poderosas técnicas de espectroscopía y dispersión de electrones y rayos X, en estrecha conexión con la teoría. Los conocimientos resultantes proporcionarán pistas fundamentales para el desarrollo de estrategias de control óptico eficaces para dirigir reacciones químicas.
Lograr este sueño de dirigir la química tendrá ramificaciones para las Áreas A y C, donde en última instancia nuestro objetivo es obtener control óptico sobre procesos tan diversos como la conformación y función de las proteínas o las fases competitivas en los sólidos.
C: Explorando la emergencia en sistemas heterogéneos
Los objetos de investigación del Área C, macromoléculas biológicas y nanoestructuras artificiales, son representantes típicos del siguiente nivel jerárquico de funcionalidad en comparación con las moléculas de tamaño mediano y los sólidos a granel. Nuestro objetivo a largo plazo es lograr una comprensión y un control similares a los de las áreas A y B de los procesos que conducen al surgimiento de la funcionalidad, por ejemplo, en una proteína o un fotocatalizador eficaz.
Los grupos de investigación abordarán las siguientes cuestiones específicas:
- ¿Cuál es el papel de la dinámica y la heterogeneidad en la función macromolecular?
- ¿Cómo conduce la formación de estructuras a nanoescala a una funcionalidad emergente en nanomateriales naturales y artificiales?
- ¿Cómo surge el transporte de electrones entre sistemas cuánticos a nanoescala separados?
Naturalmente, estas preguntas están informadas por la nueva comprensión de la química en el Área B y la importancia de la topología y los nuevos métodos de control en el Área A, que deben combinarse con el desarrollo de nuevas capacidades para obtener imágenes de la dinámica conformacional a escala atómica.
Es en el Área C donde utilizamos en mayor medida la revolución XFEL, en algunos casos aprovechando los regímenes no lineales abiertos en el Área A. Todos los proyectos en el Área C requieren además nuevos enfoques para la preparación de muestras y descripciones teóricas. de materia compleja que se sale del equilibrio.
En el Área C, los procesos acoplados en múltiples escalas de tiempo y duración son esenciales para el surgimiento de la funcionalidad. Por ejemplo, el acoplamiento de movimientos electrónicos a núcleos individuales está condicionado a los cambios conformacionales de los subsistemas moleculares o de nanopartículas más grandes. Junto con las fuentes de energía, por ejemplo del medio ambiente, esto da como resultado bucles de retroalimentación que producen cambios dinámicos en los paisajes energéticos, que se explotan en biología para mejorar y dirigir en gran medida las reacciones químicas de maneras que la química de probeta no puede. Nuestra ambición es poder diseñar tales funcionalidades controlando interacciones básicas a escala atómica y molecular.
En este sentido, el Área C puede entenderse como una extensión natural de las Áreas A y B, donde nos encontramos en la transición del régimen de la física cuántica coherente de muchos cuerpos a las descripciones clásicas, lo que continúa representando un desafío importante para una formulación teórica adecuada. descripción.
Las metodologías desarrolladas aquí serán cada vez más importantes para el grupo a medida que nuestro dominio de la materia crezca con el aumento de la complejidad y la heterogeneidad de los sistemas en el Área A y el Área B.
Todos los estudiantes de doctorado son automáticamente miembros de la escuela de posgrado y disfrutan de sus numerosas ventajas. Esto incluye no sólo cursos intensivos, sino también la posibilidad de solicitar fondos para asistir a conferencias y talleres o realizar visitas colaborativas a institutos de renombre.
Los estudiantes pueden organizar sus propias escuelas utilizando fondos del grupo y beneficiarse de diversas actividades y eventos estudiantiles. Se imparte formación tanto respecto de los correspondientes trabajos de investigación como también respecto de las competencias personales y profesionales.
Coloquios y un rico programa invitado de expertos de primer nivel internacional complementan no sólo el programa educativo y de formación, sino que también ofrecen, sobre todo, la oportunidad única de conocer de primera mano los últimos avances en los campos correspondientes.