
Pôle d'excellence des écoles supérieures ‚CUI : Imagerie avancée de la matière
Hamburg, Allemagne
DURÉE
3 Years
LANGUES
Anglais
RYTHME
À plein temps, À temps partiel
DATE LIMITE D'INSCRIPTION
Date limite de dépôt des demandes
DATE DE DÉBUT AU PLUS TÔT
Demander la date de début la plus proche
FRAIS DE SCOLARITÉ
Demander des frais de scolarité
FORMAT D'ÉTUDE
Sur le campus
Introduction
La formation et la promotion des jeunes chercheurs constituent un aspect et un ingrédient clé du bon fonctionnement du pôle. Une part importante du travail scientifique est réalisée par des chercheurs aux premiers stades de leur carrière. En particulier, les doctorants et les postdoctorants représentent la force motrice et l'épine dorsale des développements scientifiques modernes en raison de leur impartialité, de leurs points de vue nouveaux et de leur enthousiasme.
Programme éducatif
Une caractéristique spécifique et un défi du pôle sont sa nature interdisciplinaire prononcée nécessitant non seulement l'expertise déjà complète d'un seul domaine bien défini mais également celle de plusieurs domaines de recherche croisés. Plus difficile encore, travailler à l’interface de deux domaines tels que la photonique et la dynamique biomoléculaire nécessite la combinaison et la fusion de différents concepts. Cet effort s'accompagne généralement de nouvelles connaissances et d'effets de synergie en raison des points de vue intrinsèquement différents des domaines auparavant séparés. En conséquence, l'école doctorale propose une solide formation interdisciplinaire qui prend en compte et met en relation les aspects spécifiques de chaque domaine pertinents pour le domaine de recherche correspondant.
L'enseignement sera structuré en cours intensifs avec des thèmes concernant les trois domaines de recherche A, B et C ainsi que des ateliers spécifiques sur la programmation, l'instrumentation expérimentale, etc. Le programme d'enseignement repose sur des groupes dont les domaines de recherche couvrent toute la gamme à enseigner. au sein du programme de formation. Cela implique que le doctorat. des projets de recherche de pointe peuvent être proposés dans tous les domaines du pôle. Les domaines de recherche du pôle englobent les disciplines traditionnelles de la physique, de la chimie et de la biologie sous le thème fédérateur de l’imagerie avancée de la matière.
Galerie
Admissions
Bourses et financement
Bourse de qualification pour étudiants en master au sein du pôle d'excellence « CUI : Advanced Imaging of Matter »
Conditions de bourse
Les bourses débutent au plus tôt le 1er avril 2024 et sont financées à hauteur de 934 € par mois pendant 12 mois. S'il y a un besoin de financement supplémentaire après la bourse de 12 mois, le Cluster peut être contacté pour explorer d'autres options de financement.
Master & domaines de recherche
Les bourses soutiennent la qualification académique dans le cadre des programmes de maîtrise pertinents de l'Universität Hamburg, à savoir la physique, les nanosciences et la chimie. Les boursiers doivent suivre le programme d'études de master pertinent, mais ont également la possibilité de s'engager dans des projets de recherche optionnels dans le cadre du pôle d'excellence « CUI : Advanced Imaging of Matter ». Le pôle explore la dynamique des systèmes complexes, reliant les concepts et les méthodologies pour l'étude des « petits » systèmes quantiques bien contrôlés à des échelles de longueur et de complexité toujours plus grandes, des grosses molécules aux systèmes à l'état solide et aux nanosystèmes. Il étudie comment de nouvelles fonctionnalités émergent avec la complexité et la taille croissante d'un système et comment de nouvelles fonctionnalités peuvent être générées de manière dynamique. Des chercheurs internationaux de différentes disciplines telles que la physique, la chimie et la biologie structurale ont uni leurs forces pour observer, comprendre et contrôler ces processus à Hambourg.
Veuillez contacter l'université pour plus d'informations sur la candidature. Si la date limite de candidature ne peut être respectée en raison des différents calendriers internationaux, il est également possible de soumettre votre candidature après la date limite.
Curriculum
Nous proposons en permanence des postes de doctorat et de postdoc dans les domaines principaux suivants, et nous invitons des candidats hautement qualifiés et motivés à postuler. La plupart des postes resteront ouverts jusqu'à ce qu'ils soient pourvus. Pour plus d’informations, contactez le superviseur concerné :
- A : Concevoir l’émergence dynamique dans la matière quantique
- B : Capturer la chimie émergente
- C : Explorer l’émergence dans des systèmes hétérogènes
A : Concevoir l’émergence dynamique dans la matière quantique
La recherche dans le domaine A se concentre sur les systèmes quantiques exceptionnellement bien contrôlés : les gaz et les solides quantiques. Ici, notre objectif est de comprendre et de contrôler de nouvelles fonctionnalités apparaissant en dehors de l’équilibre ou dans des contextes d’équilibre parfaitement adaptés, fonctionnalités qui, jusqu’à présent, n’existent pas dans des conditions ambiantes.
Les groupes de recherche aborderont notamment les questions suivantes :
- Comment pouvons-nous augmenter la température critique des supraconducteurs hors équilibre en utilisant un pilotage optique ou électronique ?
- Comment pouvons-nous créer, comprendre et contrôler de nouvelles classes de systèmes en interaction avec la topologie ?
- Comment pouvons-nous assembler des systèmes à N corps, atome par atome, pour obtenir des états à N corps magnétiques ou supraconducteurs particulièrement robustes ?
- Que pouvons-nous gagner en exploitant la lumière non classique pour préparer et contrôler les propriétés collectives de la matière ?
Un aspect commun à tous les projets de recherche du domaine A est que ces questions sont abordées en étroite collaboration entre des expériences sur des solides macroscopiques et des systèmes de type modèle, tels que des simulateurs de gaz quantiques et des réseaux d'atomes magnétiques sur des surfaces. En nous appuyant sur cette combinaison, nous aborderons et comprendrons les phénomènes quantiques fondamentaux qui dévoileront les principes directeurs nécessaires aux autres domaines. Ici, nous pouvons accorder une attention particulière aux degrés de liberté électroniques puisque l’ordre cristallin supprime les réarrangements nucléaires.
Un contrôle quantique complet sur les atomes individuels sera obtenu à l’aide de la microscopie à effet tunnel ou de la microscopie quantique à gaz, tandis que la nature quantique complète de la lumière sera exploitée dans des expériences avec une lumière non classique et un fort couplage lumière-matière.
La zone A illustre le degré élevé de contrôle que nous souhaitons atteindre en fin de compte sur les éléments de base plus complexes étudiés dans les zones B et C.
B : Capturer la chimie émergente
L'axe de recherche B cible des molécules de petite à moyenne taille qui, malgré leur nombre limité de constituants atomiques, possèdent déjà un grand nombre de degrés de liberté. Le comportement émergent dans ces systèmes résulte d'un couplage intime entre les sous-systèmes électroniques et nucléaires, et peut être davantage favorisé par l'interaction avec un solvant ou un environnement de surface.
Dans ce domaine, les groupes de recherche aborderont les questions centrales suivantes :
- Quels sont les principaux degrés de liberté émergents qui sous-tendent les réactions chimiques ?
- Comment pouvons-nous utiliser la lumière pour imposer une Pathway chimique souhaitée ?
- Pouvons-nous prédire, identifier et contrôler de nouveaux états collectifs en utilisant un fort couplage lumière-matière ? Pouvons-nous alors adapter des processus chimiques ou des transitions de phase à l’aide de photons ?
Par rapport à la zone A, la complexité est accrue dans la zone B du fait que dans les processus chimiquement réactifs, les positions atomiques ne sont pas confinées de manière quasi-harmonique ; la périodicité de traduction est rompue. L’émergence de la chimie repose sur l’interaction dynamique des mouvements électroniques et nucléaires, qui donne naissance à des degrés de liberté collectifs qui sous-tendent les réactions chimiques.
Afin d'identifier et de caractériser les Pathways dynamiques empruntées par les principaux degrés de liberté émergents, nous utiliserons de puissantes techniques de diffusion et de spectroscopie des rayons X et des électrons, en lien étroit avec la théorie. Les connaissances qui en résulteront fourniront des indices essentiels pour le développement de stratégies de contrôle optique efficaces pour piloter les réactions chimiques.
Réaliser ce rêve de diriger la chimie aura des ramifications dans les domaines A et C, où nous visons à terme à obtenir un contrôle optique sur des processus aussi divers que la conformation et la fonction des protéines ou les phases concurrentes dans les solides.
C : Explorer l’émergence dans des systèmes hétérogènes
Les objets de recherche du domaine C, les macromolécules biologiques et les nanostructures artificielles, sont des représentants typiques du niveau hiérarchique suivant de fonctionnalité par rapport aux molécules de taille moyenne et aux solides en vrac. Notre objectif à long terme est d'atteindre un niveau de compréhension et de contrôle similaire à celui des domaines A et B des processus conduisant à l'émergence de fonctionnalités, par exemple dans une protéine ou un photocatalyseur efficace.
Les groupes de recherche aborderont les questions spécifiques suivantes :
- Quel est le rôle de la dynamique et de l’hétérogénéité dans la fonction macromoléculaire ?
- Comment la formation de structures à l’échelle nanométrique conduit-elle à des fonctionnalités émergentes dans les nanomatériaux naturels et artificiels ?
- Comment le transport d’électrons apparaît-il entre des systèmes quantiques séparés à l’échelle nanométrique ?
Ces questions sont naturellement éclairées par la nouvelle compréhension de la chimie dans la zone B et par l’importance de la topologie et des nouvelles méthodes de contrôle dans la zone A, qui doivent être combinées avec le développement de nouvelles capacités pour imager la dynamique conformationnelle à l’échelle atomique.
C'est dans la zone C que nous utilisons le plus la révolution XFEL, dans certains cas en tirant parti des régimes non linéaires ouverts dans la zone A. Tous les projets de la zone C nécessitent en outre de nouvelles approches en matière de préparation d'échantillons et de descriptions théoriques. d'une matière complexe qui est chassée hors de l'équilibre.
Dans la zone C, des processus couplés à plusieurs échelles de temps et de longueur sont essentiels à l’émergence de la fonctionnalité. Par exemple, le couplage de mouvements électroniques à des noyaux individuels est conditionné aux changements conformationnels des sous-systèmes moléculaires ou nanoparticulaires plus grands. En combinaison avec des sources d'énergie, provenant par exemple de l'environnement, cela entraîne des boucles de rétroaction produisant des changements dynamiques dans les paysages énergétiques, qui sont exploités en biologie pour améliorer et orienter considérablement les réactions chimiques d'une manière que la chimie en éprouvette ne peut pas faire. Notre ambition est de pouvoir concevoir de telles fonctionnalités en contrôlant les interactions basiques aux échelles atomique et moléculaire.
En ce sens, la zone C peut être comprise comme une extension naturelle des zones A et B, où nous sommes à la transition du régime de physique quantique cohérente à N corps vers des descriptions classiques, ce qui continue de représenter un défi majeur pour une théorie théorique appropriée. description.
Les méthodologies développées ici deviendront de plus en plus importantes pour le cluster à mesure que notre maîtrise de la matière augmente avec l'augmentation de la complexité et de l'hétérogénéité des systèmes dans la zone A et la zone B.
Opportunités de carrière
Tous les doctorants sont automatiquement membres de l’école doctorale et bénéficient des nombreux avantages de celle-ci. Cela comprend non seulement des cours intensifs mais aussi la possibilité de demander des fonds, afin de assister à des conférences et des ateliers ou de réaliser des visites collaboratives dans des instituts renommés.
Les étudiants peuvent organiser leurs propres écoles grâce aux fonds du cluster et profiter de diverses activités et événements étudiants. La formation est dispensée tant au regard des travaux de recherche correspondants qu'au regard des compétences personnelles et professionnelles.
Des colloques et un riche programme d'invités d'experts de renommée internationale complètent non seulement le programme de formation et de formation, mais offrent également l'occasion unique de s'informer directement sur les développements les plus récents dans les domaines correspondants.