PhD Thesis – In situ TEM of Coulomb phase excitation in artificial spin ice matter

Forschungszentrum Jülich's Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons (ER-C), speziell die Physik nanoskaliger Systeme (ER-C-1), ist ein weltweit führendes Forschungsinstitut, das sich auf das Verständnis und die Entwicklung von Materialien auf atomarer Ebene konzentriert. Mit modernster Elektronenmikroskopie und Spektroskopie entwickelt das Institut neue experimentelle Methoden, um zu enthüllen, wie nanoskalige Strukturen magnetische, elektronische, katalytische und weiche Materieeigenschaften bestimmen. Die Forschung unterstützt große Herausforderungen in der Energieumwandlung und -speicherung, fortschrittlichen Materialien, Nanotechnologie und aufkommenden Lebenswissenschaftsanwendungen. ER-C-1 fungiert auch als Teil einer nationalen Benutzeranlage, die akademischen und industriellen Forschern Zugang zu modernsten Instrumenten, fachkundiger Unterstützung und Kooperationsmöglichkeiten in einem internationalen Umfeld bietet – was es zu einem herausragenden Ort für Doktoranden macht, um hochwirksame, interdisziplinäre Forschung durchzuführen.

Dieses PhD-Projekt konzentriert sich auf die quantitative Untersuchung von Coulomb-Phasen in künstlichen Spin-Eis-Materialien. Der ausgewählte Kandidat wird die Dynamik und thermischen Fluktuationen von magnetischen Monopolen in strukturierten künstlichen Spin-Eis-Strukturen untersuchen und ihr Verhalten bei unterschiedlichen Temperaturen und angelegten Magnetfeldern in drei Dimensionen analysieren. Die Forschung wird hauptsächlich unter Verwendung fortschrittlicher TEM-Techniken durchgeführt, mit einem starken Fokus auf Lorentz-Mikroskopie und off-axis Elektronenholographie für quantitative magnetische Bildgebung. Das Projekt umfasst den umfangreichen Einsatz einer neuen, hochmodernen flüssigen Helium-Kryo-Magnetisierungsstufe.

Ihre Aufgaben im Detail:

• Experimentelles Design und Datenerfassung: Durchführung struktureller und chemischer Charakterisierungen von Proben unter Verwendung fortschrittlicher TEM-Techniken, einschließlich Elektronendiffraktion, Bildgebung und Spektroskopie, in Zusammenarbeit mit Kollegen, die Materialsynthese und ergänzende Messungen an Partnerstandorten in Frankreich und Deutschland durchführen. Optimierung elektronischer optischer Konfigurationen für mittlere und große Sichtfelder in der Elektronenholographie. Entwicklung und Implementierung automatisierter Erfassungsabläufe für elektronisch holographische Messungen über einen breiten Temperaturbereich und angelegte Magnetfelder. Erfassung und Analyse großer Datensätze (z.B. Tausende von Elektronenhologrammen).
• Dateninfrastruktur und -management: Etablierung effizienter Datenübertragungspipelines von Detektorsystemen zu Datenservern.
• Datenverarbeitung und quantitative Analyse: Verbesserung von Datenverarbeitungsabläufen, einschließlich Klassifizierung, Ausrichtung und quantitativer Analyse. Anwendung fortschrittlicher Bildverarbeitungstechniken zur Rauschunterdrückung und Verbesserung elektronischer optischer Phasenbilder. Interpretation der aufgezeichneten Daten hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften der untersuchten künstlichen Spin-Eis-Gitter.

Ihr Profil:

• Exzellenter abgeschlossener Masterabschluss in Physik, Materialwissenschaften, Ingenieurwesen oder einem verwandten Bereich.
• Gute Kenntnisse der Festkörperphysik.
• Idealerweise Erfahrung im Bereich der Transmissionselektronenmikroskopie sowie in der Computerprogrammierung oder im Scripting.
• Hohe Selbstmotivation sowie Freude und Geschick in praktischer Arbeit.
• Bereitschaft, Verantwortung für Laborgeräte zu übernehmen.
• Hohe Teamfähigkeit und Freude an kooperativer Zusammenarbeit.
• Fähigkeit, sich schnell in neue Methoden und Techniken einzuarbeiten.
• Fähigkeit zur kooperativen Zusammenarbeit mit internen und externen Projektpartnern.
• Sehr gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift mit umfangreichem Wortschatz sind erforderlich (mindestens B2-Niveau gemäß dem Gemeinsamen Europäischen Referenzrahmen), idealerweise unterstützt durch ein Zertifikat, das das Sprachniveau bestätigt.

Unsere Vorteile für Sie:

• Team & Umgebung: Sie arbeiten in einem motivierten Team mit internationalem und interdisziplinärem Fokus – an einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa.
• Forschung & Infrastruktur: Sie haben Zugang zu hervorragenden wissenschaftlichen und technischen Einrichtungen für Ihre Arbeit.
• Betreuung & Unterstützung: Wir begleiten Ihr Promotionsstudium mit kontinuierlicher, fachkundiger Anleitung durch Ihren akademischen Betreuer.
• Work-Life-Balance: Wir bieten flexible Arbeitszeiten, um Ihnen zu helfen, Ihr Berufs- und Privatleben in Einklang zu bringen. Sie haben auch die Möglichkeit flexibler Arbeitsorte, die in der Regel nach Rücksprache und im Einklang mit anstehenden Aufgaben und (vor Ort) Terminen möglich sind.
• Jahresurlaub: Sie erhalten 30 Tage Jahresurlaub.
• Wissen & Entwicklung: Ihre berufliche Entwicklung ist uns wichtig – wir unterstützen Sie gezielt und individuell, z.B. durch Schulungs- und Networking-Möglichkeiten speziell für Doktoranden (JuDocS).
• Faire Vergütung: Je nach Qualifikation und übertragenen Verantwortlichkeiten werden Sie nach Entgeltgruppe 13 (75%) des TVöD-Bund eingestuft. Neben dem Grundgehalt gibt es eine zusätzliche Jahresendprämie gemäß dem Tarifvertrag in Höhe von 75% eines Monatsgehalts sowie vermögenswirksame Leistungen.
• Perspektive: Die Stelle ist auf 3 Jahre befristet mit der Möglichkeit, den Vertrag auf insgesamt 4 Jahre zu verlängern.
• Unterstützung für internationale Mitarbeiter: Unser International Advisory Service erleichtert internationalen Mitarbeitern den Einstieg.

Wir begrüßen Bewerbungen von Menschen mit unterschiedlichen Hintergründen, z.B. in Bezug auf Alter, Geschlecht, Behinderung, sexuelle Orientierung / Identität sowie soziale, ethnische und religiöse Herkunft. Ein vielfältiges und inklusives Arbeitsumfeld mit Chancengleichheit, in dem jeder sein Potenzial entfalten kann, ist uns wichtig.