2 PhD Positions in Computational Modelling of Biological Membranes and Adaptive Functional Materials

Wie entstehen biologische Funktionen aus molekularen Wechselwirkungen? Wie können Materialien adaptive Verhaltensweisen annehmen und Informationen verarbeiten? Diese Fragen stellen sich in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen, teilen jedoch eine gemeinsame Herausforderung: das Verständnis, wie komplexes Verhalten aus der kollektiven Dynamik vieler interagierender Bausteine entsteht.

Die Forschungsgruppe von Prof. Andreas Heuer an der Universität Münster lädt zur Bewerbung um zwei vollständig finanzierte PhD-Positionen im Bereich der computergestützten Modellierung biologischer und funktioneller Materialien ein. Die beiden Projekte behandeln komplementäre Fragen zu biologischen und funktionalen Materialien und verfolgen eine gemeinsame wissenschaftliche Philosophie: die Verwendung computergestützter Modellierung zur Aufdeckung der mikroskopischen Mechanismen, die komplexe Phänomene zugrunde liegen.

Die Positionen sind in zwei von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Graduiertenkollegs (CRCs) eingebettet, die ein lebendiges interdisziplinäres Forschungsumfeld mit engen Interaktionen zwischen Theorie und Experiment bieten.

Biologische Membranen sind intrinsisch asymmetrische molekulare Assemblierungen, deren Organisation und Funktion aus dem Zusammenspiel von Lipiden und Proteinen hervorgehen. Das Verständnis, wie die trans-bilayer Lipidasymmetrie die Membranorganisation und die Proteinfunktion steuert, bleibt eine der zentralen Herausforderungen in der Membranbiophysik. In diesem Projekt werden Sie atomistische und grobkörnige molekulare Dynamik-Simulationen durchführen, um asymmetrische Plasmamembranen, Protein-Lipid-Wechselwirkungen, Membrandomänenbildung und die Rolle von Sterolen, Sphingolipiden und Phosphatidylserin in der lateralen Membranorganisation zu untersuchen. Die Simulationen sind eng mit fortschrittlichen experimentellen Ansätzen integriert, die direkte Verbindungen zwischen molekularen Mechanismen und zellulären Beobachtungen ermöglichen. Wo es angebracht ist, können moderne Strukturvorhersagewerkzeuge die Konstruktion realistischer Simulationsmodelle unterstützen. Das Projekt eignet sich ideal für Kandidaten, die an molekularen Simulationen, Membranbiophysik, physikalischer Chemie, weicher kondensierter Materie oder computergestützter struktureller Biologie interessiert sind.

Adaptive Materialien, die in der Lage sind, Gedächtnis, Lernen und Informationsverarbeitung zu leisten, stellen eine der aufregendsten Entwicklungen in der modernen kondensierten Materiephysik dar. Ihre bemerkenswerten Eigenschaften entstehen aus der kollektiven Dynamik vieler interagierender mikroskopischer Prozesse, die nur teilweise verstanden sind. In diesem Projekt werden Sie physikalisch motivierte Modelle für adaptive Nanosysteme entwickeln und analysieren. Mithilfe kinetischer Monte-Carlo-Simulationen zusammen mit Konzepten aus der statistischen Physik und der Nichtgleichgewichtsdynamik werden Sie den Ladungstransport, stochastisches Schalten, Gedächtniseffekte und das Entstehen neuromorpher Funktionalität untersuchen. Das Hauptziel besteht darin, die physikalischen Mechanismen hinter dem adaptiven Verhalten zu identifizieren und prädiktive theoretische Modelle zu etablieren. Surrogatmodelle können eingesetzt werden, um Simulationen zu beschleunigen und große Parameterbereiche zu erkunden. Das Projekt eignet sich besonders für Kandidaten, die an statistischer Physik, computergestützter Physik, stochastischen Prozessen und theoretischer kondensierter Materiephysik interessiert sind.

Unser Ziel ist es zu verstehen, wie mikroskopische Wechselwirkungen makroskopisches Verhalten in komplexen molekularen und kondensierten Materiesystemen hervorrufen. Je nach wissenschaftlicher Fragestellung kombinieren wir molekulare Simulationen, statistisch-mechanische Konzepte und theoretische Modellierung über mehrere Längen- und Zeitskalen. Ein Markenzeichen unserer Arbeit ist das enge Zusammenspiel zwischen Theorie und Experiment, das es ermöglicht, mikroskopische Simulationsergebnisse direkt mit experimentell beobachtbaren Phänomenen zu verknüpfen.

Wir begrüßen Bewerbungen von hochmotivierten Kandidaten mit einem Master-Abschluss (oder gleichwertig) in Chemie, Physik, Biophysik, Materialwissenschaften oder einem verwandten Fachgebiet. Erfolgreiche Bewerber sollten über starke analytische und quantitative Fähigkeiten, Erfahrung mit wissenschaftlicher Programmierung, die für das Projekt relevant ist, Begeisterung für computergestützte Forschung und theoretische Modellierung, sehr gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift, Neugier auf grundlegende wissenschaftliche Fragen und Begeisterung für interdisziplinäre Forschung verfügen.

Eine vollständig finanzierte dreijährige PhD-Position. Gehalt gemäß dem Tarifvertrag für den öffentlichen Dienst (65% TV-L E13). Ein hervorragendes interdisziplinäres Forschungsumfeld innerhalb von zwei DFG-geförderten Graduiertenkollegs. Enge Zusammenarbeit mit international anerkannten experimentellen und theoretischen Forschungsgruppen. Zugang zu modernsten Hochleistungsrechenanlagen. Möglichkeiten für internationale Kooperationen, Forschungsaufenthalte und Konferenzteilnahmen. Wissenschaftliche Unabhängigkeit, individuelle Betreuung und hervorragende Karriereentwicklungsmöglichkeiten.

Die Universität Münster unterstützt aktiv Chancengleichheit und Vielfalt. Wir begrüßen alle Bewerbungen unabhängig von Geschlecht, Nationalität, ethnischer oder sozialer Herkunft, Religion oder Weltanschauung, Behinderung, Alter, sexueller Orientierung oder Geschlechtsidentität. Wir setzen uns für die Schaffung familienfreundlicher Arbeitsbedingungen ein. Wir ermutigen aktiv Frauen zur Bewerbung. Frauen mit gleichwertigen Qualifikationen und akademischen Leistungen werden bevorzugt berücksichtigt, es sei denn, es gibt Gründe, die die Auswahl eines anderen Kandidaten erforderlich machen.