Postdoc (w/m/d) Methodenentwicklung zur mikromechanischen Charakterisierung und Modellierung

Methodenentwicklung zur mikromechanischen Charakterisierung und Modellierung des mechanischen Verhaltens ionenbestrahlter nuklearer Konstruktionswerkstoffe im Rahmen von Materialbeschleunigungsplattformen. Mit Spitzenforschung in den Bereichen ENERGIE, GESUNDHEIT und MATERIE engagieren sich rund 1.500 Mitarbeitende aus mehr als 70 Nationen am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), um die großen gesellschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit zu meistern. Das Institut für Ressourcenökologie (IRE) betreibt angewandte Grundlagenforschung zum Schutz von Mensch und Umwelt vor den Auswirkungen radioaktiver Strahlung.

Die Resistenz gegenüber bestrahlungsinduzierter Schädigung ist eine entscheidende Anforderung an metallische Werkstoffe für die Konstruktion von Kernreaktoren, insbesondere im Hinblick auf die anspruchsvollen Betriebsbedingungen in Kernspaltungs- und Fusionsreaktoren der nächsten Generation. Am HZDR verfolgen wir deshalb verschiedene Konzepte zur Entwicklung innovativer Konstruktionswerkstoffe für nukleare Anwendungen. Dabei untersuchen wir die Bestrahlungsresistenz anhand ionenbestrahlter Proben, was die Charakterisierung sehr dünner Schichten an der Probenoberfläche notwendig macht. Das Ionenstrahlzentrum des HZDR ermöglicht dabei kurze Wege zwischen Bestrahlung, Charakterisierung und Modellentwicklung, von der gezielten Probenpräparation bis zur direkten Rückkopplung von Messergebnissen in die Modellierung.

Zentrale Aufgabe der hier ausgeschriebenen Postdoc-Stelle ist die methodische Weiterentwicklung der mikromechanischen Charakterisierung und Modellierung des mechanischen Verhaltens ionenbestrahlter, innovativer nuklearer Konstruktionswerkstoffe, deren Anwendung derzeit in verschiedenen nationalen und internationalen Verbundprojekten erfolgt. Neben der mechanischen Charakterisierung dünner ionenbestrahlter Schichten mittels Nanoindentierung zur Quantifizierung der bestrahlungsinduzierten Härtung bzw. Versprödung steht vor allem die Entwicklung und Anwendung numerischer Modelle im Vordergrund, die zum Verständnis des Zusammenhangs zwischen der bestrahlungsinduzierten Schädigung der Mikrostruktur und der Änderung der makroskopischen mechanischen Eigenschaften beitragen.

Offene methodische Fragestellungen bestehen dabei z. B. in der Ableitung belastbarer Kennwerte (Härte, Spannungs-Dehnungs-Verhalten) aus tiefenaufgelösten Nanoindentationsmessungen an gradierten, ionenbestrahlten Schichten, deren Bearbeitung eigenständigen Gestaltungsspielraum bietet. Ein wichtiger Aspekt ist dabei auch die Einbindung in sogenannte Materialbeschleunigungsplattformen (MAP), die durch Kombination von numerischen Simulationen mit Ionenbestrahlungen und schnellen experimentellen Screening-Verfahren gezielt nach Konstruktionswerkstoffen für innovative nukleare Anwendungen suchen. Die Stelle ist dabei primär methodisch ausgerichtet: Im Zentrum steht nicht die Entwicklung einzelner Werkstoffe, sondern die Entwicklung, Qualifizierung und Bereitstellung mikromechanischer Charakterisierungs- und Modellierungswerkzeuge für die MAP, die von verschiedenen Materialentwicklungsprojekten genutzt werden. Eigene methodische Ideen und Schwerpunktsetzungen, etwa in Richtung mikrostrukturbasierter Modellierung, digitaler Screening-Verfahren oder neuer experimenteller Auswertemethoden, sind innerhalb dieses Rahmens ausdrücklich erwünscht.

Sie arbeiten in einem interdisziplinären Team aus derzeit vier Doktoranden (w/m/d), drei Postdocs (w/m/d) (inkl. dieser Stelle) und vier erfahrenen Wissenschaftlern (w/m/d), unterstützt durch technisches Personal (Werkstatt, Metallografie, Ingenieurwesen), sowie eingebettet in ein internationales Netzwerk aus Verbundpartnern. Die Mitwirkung an der Einwerbung von Anschlussprojekten wird ausdrücklich unterstützt und als Teil der Stelle verstanden.

Das sind Ihre Aufgaben:

• Entwicklung und Anwendung numerischer Modelle zur Ableitung mechanischer Eigenschaften bestrahlter Werkstoffe aus mikromechanischen Messdaten, z. B. mikrostrukturbasierte Vorhersage von Härteverläufen oder Ableitung bulkäquivalenter Kennwerte
• Entwicklung und Einbindung schneller Screening-Verfahren sowie eines digitalen Rahmens zur Integration von Nanoindentationsdaten im Rahmen von Materialbeschleunigungsplattformen
• Mechanische Charakterisierung ionenbestrahlter dünner Schichten mittels Nanoindentierung inklusive numerischer Auswertung der Ergebnisse
• Untersuchung der bestrahlungsinduzierten Schädigung innovativer nuklearer Werkstoffe im Rahmen verschiedener nationaler und europäischer Verbundprojekte
• Dokumentation, Analyse und wissenschaftliche Veröffentlichung der Ergebnisse (Publikationen, Konferenzen)

Das zeichnet Sie aus:

• Abgeschlossenes Hochschulstudium (Promotion) in Materialwissenschaften, Physik, Werkstofftechnik, Nukleartechnik oder vergleichbarer Fachrichtung
• Fundierte Kenntnisse bezüglich Mikrostruktur und mechanischer Eigenschaften metallischer Werkstoffe sowie deren experimenteller Charakterisierung, idealerweise mittels Mikro-/Nanoindentierung und ergänzender Bildgebung (z. B. AFM)
• Praktische Erfahrung in der numerischen Modellierung mechanischer Werkstoffeigenschaften, z. B. Finite-Elemente-Simulation, kristallplastische Modellierung, analytische/halbempirische Härtungsmodelle oder datengetriebene Auswertemethoden, sowie nachgewiesene Fähigkeit zur eigenständigen Entwicklung neuer methodischer Ansätze
• Erfahrung mit oder großes Interesse an der Untersuchung bestrahlungsinduzierter Schädigung (Härtung, Versprödung, Schwellen)
• Kenntnisse im Bereich nuklearer Konstruktionswerkstoffe sowie innovativer Reaktorkonzepte vorteilhaft
• Solide Kenntnisse in wissenschaftlicher Datenanalyse und statistischer Auswertung
• Freude an anspruchsvollen wissenschaftlichen Fragestellungen und deren Umsetzung
• Kommunikationsstärke und Kooperationsbereitschaft mit internen und externen Partnern
• Selbstständige, strukturierte und lösungsorientierte Arbeitsweise
• Ausgeprägte Teamfähigkeit in internationalen Forschungsverbünden
• Sicherer Umgang mit wissenschaftlicher Software (z. B. Origin, Matlab) und gute Kenntnisse in MS Office
• Programmierkenntnisse (idealerweise C/C++ oder Python), Erfahrung mit wissenschaftlichem Datenmanagement oder der Entwicklung von Auswerte-Pipelines von Vorteil
• Sehr gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift; gute Deutschkenntnisse von Vorteil

Das bieten wir Ihnen:

• Ein spannendes Arbeitsumfeld auf einem attraktiven Forschungscampus
• Eine hohe wissenschaftliche Vernetzung und wissenschaftliche Exzellenz
• Die Vergütung und Sozialleistungen nach dem Tarifvertrag des öffentlichen Dienstes (TVöD-Bund)
• u. a. 30 Urlaubstage pro Jahr, Betriebliche Altersvorsorge (VBL)
• Bei Vorliegen der persönlichen Voraussetzungen ist eine Eingruppierung bis EG 13 TVöD-Bund möglich
• Die Vereinbarkeit von Privatleben und Beruf unterstützen wir mit der Möglichkeit zur Teilzeitbeschäftigung und zum mobilen Arbeiten sowie flexiblen Arbeitszeiten
• Eine Vielzahl von Angeboten des betrieblichen Gesundheitsmanagements
• Mitarbeiterrabatte bei namhaften Anbietern über die Plattform Corporate Benefits
• Einen Arbeitgeberzuschuss zum Deutschland-Ticket Jobticket

Wir freuen uns über Ihre Bewerbungsunterlagen (Anschreiben, Lebenslauf, Zeugnisse, etc.), die Sie bitte ausschließlich über unser Online-Bewerbungsportal einreichen.