Germany – PhD in Computational Electrodynamics at Leibniz University Hannover

Leibniz University Hannover ist eine der führenden technischen Universitäten Deutschlands, bekannt für ihre Exzellenz in Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften und interdisziplinärer Forschung. Die Universität bietet ein anregendes akademisches Umfeld, moderne Forschungsinfrastruktur und einen hohen Lebensstandard. Hannover kombiniert die Vorteile einer modernen Metropole mit der Ruhe der Natur und bietet eine außergewöhnliche Lebensqualität.

Der Schwerpunkt dieser Doktorandenstelle liegt auf der computergestützten Elektrodynamik und dem inversen Design von zeitvariierenden Metamaterialien, unterstützt durch den prestigeträchtigen ERC Consolidator Grant TEMPORE. Metamaterialien sind ingenieurtechnisch gestaltete Materialien mit einzigartigen elektromagnetischen Eigenschaften und stehen an der Spitze wissenschaftlicher und technologischer Innovation. Die Fähigkeit, diese Materialien auf ultrakurzen Zeitskalen (von Pikosekunden bis Femtosekunden) zu entwerfen und zu steuern, hat transformative Auswirkungen auf Photonik, Telekommunikation und Quantentechnologien. Die Forschung befasst sich mit den mathematischen und rechnerischen Herausforderungen bei der Entwicklung vollständig umprogrammierbarer, multifunktionaler nanophotonischer Systeme.

Das Projekt zielt darauf ab, das inverse Designparadigma voranzutreiben und neuartige Möglichkeiten zur Manipulation von Licht in Raum und Zeit zu erschließen, was neue Möglichkeiten für dynamische optische Geräte und Systeme eröffnet. Die Ergebnisse haben das Potenzial, eine Vielzahl von Anwendungen zu beeinflussen, von der Hochgeschwindigkeitsdatenverarbeitung bis hin zu Sensoren und Bildgebungstechnologien der nächsten Generation.

Diese Doktorandenstelle ist in einem dynamischen interdisziplinären Umfeld eingebettet, das die Zusammenarbeit zwischen dem Hannover Centre for Optical Technologies (HOT), dem Exzellenzcluster PhoenixD und der Fakultät für Maschinenbau umfasst. Das Projekt wird im Rahmen des Horizon Europe-Programms des Europäischen Forschungsrats finanziert und bietet umfassende finanzielle und akademische Unterstützung.

Die Forschung wird Folgendes umfassen:

• Mathematische Modellierung und numerische Analyse zeitabhängiger elektromagnetischer Systeme, insbesondere Maxwells Gleichungen in nichtlinearen und zeitvariierenden Medien.
• Entwicklung skalierbarer Algorithmen für großflächiges, vierdimensionales (Raum-Zeit) inverses Design.
• Implementierung und Erweiterung fortschrittlicher Zeitbereichslöser, wie z.B. Finite-Differenzen-Zeitbereichsverfahren (FDTD).
• Erstellung gradientenbasierter Optimierungsstrategien zur Navigation in komplexen 4D-Designräumen.
• Anwendung dieser rechnerischen Methoden zur Realisierung und Validierung innovativer 3D-nanophotonischer Geräte.

Ein wesentlicher Aspekt des Projekts ist die wissenschaftliche Softwareentwicklung. Der Doktorand wird zur Entwicklung leistungsstarker Forschungssoftware beitragen, wobei der Fokus auf Modularität, Skalierbarkeit und Reproduzierbarkeit liegt. Dies umfasst die Optimierung für parallele Rechenarchitekturen (MPI, GPU) und die Einhaltung bewährter Praktiken in der Softwareentwicklung. Die Position betont auch die wissenschaftliche Verbreitung, mit Möglichkeiten zur Veröffentlichung in führenden Fachzeitschriften, zur Präsentation auf internationalen Konferenzen und zur interdisziplinären Zusammenarbeit in Physik, Mathematik, Nanotechnologie und fortgeschrittener Informatik.

Das ideale Profil des Kandidaten ist eine hochmotivierte und kreative Person mit einer soliden Grundlage in angewandter Mathematik, computergestützter Physik, wissenschaftlichem Rechnen oder Elektrotechnik. Das Projekt eignet sich für Personen, die in interdisziplinären Umgebungen gedeihen und bereit sind, herausfordernde Probleme an der Schnittstelle von Mathematik, Physik und Ingenieurwesen anzugehen.

Wesentliche Qualifikationen umfassen:

• Ein abgeschlossenes Hochschulstudium (Master oder gleichwertig) in angewandter Mathematik, computergestützter Physik, wissenschaftlichem Rechnen, Elektrotechnik oder einem eng verwandten Bereich.
• Solide Kenntnisse in der numerischen Analyse, insbesondere für partielle Differentialgleichungen (PDEs).
• Erfahrung mit numerischen Methoden für zeitabhängige PDEs.
• Exzellente Programmierkenntnisse in C/C++ (erforderlich), Kenntnisse in Python oder ähnlichen Sprachen sind von Vorteil.
• Starkes Verständnis von Algorithmendesign und rechnerischer Komplexität.
• Nachgewiesenes Interesse an wissenschaftlicher Softwareentwicklung und Hochleistungsrechnen.

Bevorzugte zusätzliche Fähigkeiten:

• Erfahrung mit Finite-Differenzen- oder Finite-Elemente-Diskretisierungen von Maxwells Gleichungen.
• Vertrautheit mit adjungierten Methoden und gradientenbasierter Optimierung.
• Kenntnisse in parallelem Rechnen (MPI, OpenMP, CUDA oder ähnlichen Technologien).
• Beiträge zur Forschungssoftware über grundlegendes Scripting hinaus.
• Mathematische Reife und großes Interesse an theoretischen Aspekten der numerischen Modellierung.

Bewerber aus verschiedenen Hintergründen werden nachdrücklich ermutigt, sich zu bewerben. Die Leibniz Universität Hannover setzt sich stark für Chancengleichheit und Vielfalt ein und strebt an, ein integratives Forschungsumfeld zu fördern.

Bewerbungsprozess:

• Lebenslauf.
• Abschlusszeugnisse und akademische Transkripte.
• Namen von zwei Referenzen.
• Ein Anschreiben, in dem Motivation, Forschungsinteressen und relevante mathematische/rechnerische Hintergründe dargelegt werden.

Bewerbungen müssen bis zum 30. April 2026 elektronisch eingereicht werden. Bitte beachten Sie die offizielle Anzeige für Bewerbungsdetails.

Dies ist eine einzigartige Gelegenheit, einem weltweit führenden Forschungsteam an der Leibniz Universität Hannover beizutreten und zu bahnbrechenden Fortschritten in der computergestützten Elektrodynamik und Nanophotonik beizutragen. Wenn Sie leidenschaftlich an mathematischer Modellierung, Hochleistungsrechnen und interdisziplinärer Forschung interessiert sind, verpassen Sie nicht Ihre Chance, sich zu bewerben.