
Cluster de Excelência da Escola de Pós-Graduação ‚CUI: Imagem Avançada da Matéria
Hamburg, Alemanha
DURAÇÃO
3 Years
LÍNGUAS
Inglês
RITMO
Período integral, Meio Período
PRAZO DE MATRÍCULA
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TAXAS DO PROGRAMA
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FORMATO DE ESTUDO
No campus
Introdução
A educação e promoção de jovens investigadores é um aspecto e ingrediente chave para o bom funcionamento do cluster. Partes substanciais do trabalho científico são realizadas por investigadores nas fases iniciais das suas carreiras. Em particular, os estudantes de doutoramento e pós-doutorados representam a força motriz e a espinha dorsal dos desenvolvimentos científicos modernos devido à sua imparcialidade, novas opiniões e entusiasmo.
Programa educacional
Uma característica específica e um desafio do cluster é a sua pronunciada natureza interdisciplinar, exigindo não apenas conhecimentos já abrangentes de um único campo bem definido, mas também de várias áreas de investigação interligadas. Ainda mais desafiador, trabalhar na interface de dois campos, como a fotônica e a dinâmica biomolecular, requer a combinação e fusão de diferentes conceitos. Este esforço é normalmente acompanhado por novos insights e efeitos sinérgicos devido aos pontos de vista inerentemente diferentes dos campos anteriormente separados. Como consequência, a pós-graduação oferece forte formação interdisciplinar que leva em consideração e inter-relaciona os aspectos específicos de cada área relevantes para o campo de pesquisa correspondente.
O ensino será estruturado em cursos intensivos com temas relativos às três áreas de investigação A, B e C, bem como workshops específicos de programação, instrumentação experimental, etc. dentro do programa de treinamento. Isso implica que o Ph.D. projetos de pesquisa de ponta podem ser oferecidos em todas as áreas do cluster. As áreas de pesquisa do cluster abrangem as disciplinas tradicionais de física, química e biologia sob o tema unificador de imagens avançadas da matéria.
Galeria
Admissões
Bolsas de estudo e financiamento
Bolsa de qualificação para alunos de mestrado no Cluster de Excelência “CUI: Advanced Imaging of Matter”
Condições de bolsa
As bolsas começam em 1º de abril de 2024 e são financiadas com € 934 por mês durante 12 meses. Se houver necessidade de financiamento adicional após a bolsa de 12 meses, o Cluster poderá ser contatado para explorar outras opções de financiamento.
Mestrado e áreas de pesquisa
As bolsas apoiam a qualificação académica no âmbito de programas de mestrado relevantes da Universität Hamburg, ou seja, física, nanociências e química. Os bolsistas são obrigados a completar os currículos de mestrado relevantes, mas também têm a oportunidade de participar de projetos de pesquisa opcionais como parte do Cluster de Excelência “CUI: Advanced Imaging of Matter”. O Cluster explora a dinâmica de sistemas complexos, unindo conceitos e metodologias para o estudo de sistemas quânticos “pequenos” e bem controlados a escalas de comprimento e complexidade cada vez maiores, desde moléculas grandes até sistemas de estado sólido e nanossistemas. Investiga como novas funcionalidades emergem com o aumento da complexidade e tamanho de um sistema e como novas funcionalidades podem ser geradas dinamicamente. Pesquisadores internacionais de diferentes disciplinas como física, química e biologia estrutural uniram forças para observar, compreender e controlar estes processos em Hamburgo.
Entre em contato com a universidade para obter mais informações sobre a inscrição. Caso o prazo de inscrição não possa ser mantido devido aos diferentes horários internacionais, também é possível enviar sua inscrição fora do prazo.
Currículo
Oferecemos continuamente cargos de doutorado e pós-doutorado nas seguintes áreas principais e convidamos candidatos altamente qualificados e motivados a se candidatarem. A maioria das vagas permanecerá aberta até serem preenchidas. Para mais informações contacte o respetivo supervisor:
- A: Projetando emergência dinâmica na matéria quântica
- B: Capturando química emergente
- C: Explorando a emergência em sistemas heterogêneos
A: Projetando emergência dinâmica na matéria quântica
A pesquisa na Área A concentra-se em sistemas quânticos que podem ser excepcionalmente bem controlados: gases e sólidos quânticos. Aqui, pretendemos compreender e controlar novas funcionalidades emergentes em situações de desequilíbrio ou em configurações de equilíbrio primorosamente adaptadas, funcionalidades que, até agora, não existem em condições ambientais.
Em particular, os grupos de pesquisa abordarão as seguintes questões:
- Como podemos aumentar a temperatura crítica de supercondutores fora de equilíbrio usando acionamento óptico ou eletrônico?
- Como podemos criar, compreender e controlar novas classes de sistemas interativos com topologia?
- Como podemos montar sistemas de muitos corpos, átomo por átomo, para alcançar estados de muitos corpos magnéticos ou supercondutores particularmente robustos?
- O que podemos ganhar ao aproveitar a luz não clássica para preparar e controlar as propriedades coletivas da matéria?
Um aspecto comum de todos os projetos de pesquisa na Área A é que essas questões são abordadas em estreita colaboração entre experimentos em sólidos macroscópicos e sistemas semelhantes a modelos, como simuladores quânticos de gases e arranjos de átomos magnéticos em superfícies. Com base nesta combinação, abordaremos e compreenderemos fenómenos quânticos fundamentais que revelarão princípios orientadores necessários para outras áreas. Aqui podemos dar especial atenção aos graus de liberdade eletrônicos, uma vez que a ordem cristalina suprime os rearranjos nucleares.
O controle quântico total sobre átomos individuais será alcançado usando tunelamento de varredura ou microscopia quântica de gás, enquanto a natureza quântica total da luz será aproveitada em experimentos com luz não clássica e forte acoplamento luz-matéria.
A Área A exemplifica o elevado grau de controlo que pretendemos alcançar sobre os blocos de construção mais complexos estudados nas Áreas B e C.
B: Capturando química emergente
A Área de Pesquisa B tem como alvo moléculas de pequeno a médio porte que, apesar do número limitado de constituintes atômicos, já possuem um grande número de graus de liberdade. O comportamento emergente nestes sistemas surge através de um acoplamento íntimo entre os subsistemas eletrônico e nuclear, e pode ser ainda promovido através da interação com um solvente ou ambiente de superfície.
Nesta Área os grupos de investigação abordarão as seguintes questões centrais:
- Quais são os principais graus de liberdade emergentes subjacentes às reações químicas?
- Como podemos usar a luz para impor um Pathway de reação química desejado?
- Podemos prever, identificar e controlar novos estados coletivos utilizando um forte acoplamento luz-matéria? Podemos então adaptar processos químicos ou transições de fase usando fótons?
Em comparação com a Área A, a complexidade aumenta na Área B pelo fato de que em processos quimicamente reativos, as posições atômicas não são confinadas quase harmonicamente; a periodicidade translacional é quebrada. O surgimento na química baseia-se na interação dinâmica resultante de movimentos eletrônicos e nucleares, que dá origem a graus coletivos de liberdade que fundamentam as reações químicas.
A fim de identificar e caracterizar os Pathways dinâmicos percorridos pelos principais graus de liberdade emergentes, utilizaremos técnicas poderosas de raios X e espalhamento de elétrons e espectroscopia, em estreita conexão com a teoria. Os insights resultantes fornecerão pistas críticas para o desenvolvimento de estratégias eficazes de controle óptico para direcionar reações químicas.
Alcançar este sonho de orientar a química terá ramificações para as Áreas A e C, onde pretendemos, em última análise, obter controle óptico sobre processos tão diversos como conformação e função de proteínas ou fases concorrentes em sólidos.
C: Explorando a emergência em sistemas heterogêneos
Os objetos de pesquisa da Área C, macromoléculas biológicas e nanoestruturas artificiais, são representantes típicos do próximo nível hierárquico de funcionalidade quando comparados a moléculas de tamanho médio e sólidos a granel. Nosso objetivo a longo prazo é alcançar uma compreensão e controle semelhantes aos das Áreas A e B dos processos que levam ao surgimento de funcionalidade, por exemplo, em uma proteína ou em um fotocatalisador eficaz.
Os grupos de pesquisa abordarão as seguintes questões específicas:
- Qual é o papel da dinâmica e da heterogeneidade na função macromolecular?
- Como a formação de estruturas em nanoescala leva à funcionalidade emergente em nanomateriais naturais e artificiais?
- Como surge o transporte de elétrons entre sistemas quânticos separados em nanoescala?
Estas questões são naturalmente informadas pela nova compreensão da química na Área B e pela importância da topologia e novos métodos de controle na Área A, que devem ser combinados com o desenvolvimento de novas capacidades para gerar imagens da dinâmica conformacional em escala atômica.
É na Área C que utilizamos em maior medida a revolução XFEL, em alguns casos tirando partido dos regimes não lineares abertos na Área A. Todos os projectos na Área C requerem adicionalmente novas abordagens à preparação de amostras e descrições teóricas. de matéria complexa que é desequilibrada.
Na Área C, processos acoplados em múltiplas escalas de tempo e extensão são essenciais para o surgimento da funcionalidade. Por exemplo, o acoplamento de movimentos eletrônicos a núcleos individuais está condicionado às mudanças conformacionais dos subsistemas moleculares maiores ou de nanopartículas. Juntamente com as fontes de energia, por exemplo do ambiente, isto resulta em ciclos de feedback que produzem mudanças dinâmicas nas paisagens energéticas, que são exploradas na biologia para melhorar e orientar enormemente as reações químicas de uma forma que a química do tubo de ensaio não consegue. Nossa ambição é ser capaz de projetar tais funcionalidades controlando interações básicas em escala atômica e molecular.
Neste sentido, a Área C pode ser entendida como uma extensão natural das Áreas A e B, onde estamos na transição do regime da física quântica coerente de muitos corpos para as descrições clássicas, o que continua a representar um grande desafio para uma teoria teórica apropriada. descrição.
As metodologias aqui desenvolvidas tornar-se-ão cada vez mais importantes para o cluster à medida que o nosso domínio da matéria cresce com o aumento da complexidade e heterogeneidade dos sistemas na Área A e na Área B.
Oportunidades de Carreira
Todos os alunos de doutorado são automaticamente membros da pós-graduação e desfrutam de muitas vantagens. Isto inclui não só cursos intensivos, mas também a possibilidade de candidatura a fundos, para visitar conferências e workshops ou fazer visitas colaborativas a institutos de renome.
Os alunos podem organizar suas próprias escolas usando fundos de agrupamento e lucrar com diversas atividades e eventos estudantis. A formação é ministrada tanto no que diz respeito ao trabalho de investigação correspondente como também no que diz respeito às competências pessoais e profissionais.
Colóquios e um rico programa de convidados de especialistas líderes internacionais complementam não apenas o programa educacional e de treinamento, mas também oferecem, em particular, a oportunidade única de aprender em primeira mão sobre os desenvolvimentos mais recentes nas áreas correspondentes.