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Doktorand/in (w/m/d) (M.Sc. in Physik oder Chemie) für die Untersuchung fundamentaler Aspekte der Energetik und Struktur molekularer Komplexe und Cluster mit wellenfunktionsbasierten theoretischen Methoden (ORCA) und modernster Röntgenspektroskopie (XAS und XMCD)

Kennziffer: FG 2020/3

Diese Doktorarbeit wird in enger Zusammenarbeit zwischen dem Helmholtz-Zentrum Berlin, dem Max-Planck-Institut für Kohlenforschung Mülheim und der Universität Freiburg durchgeführt.
In der Abteilung Molekulare Theorie und Spektroskopie am MPI-KoFo entwickeln wir effiziente theoretische Methoden, um die Strukturen, Energetik und Spektren einer Vielzahl von Systemen im Bereich der molekularen Komplexe und mehrkernigen Cluster zu bestimmen. Diese modernsten theoretischen Methoden sind Bestandteile des bei uns entwickelten quantenchemischen Programmpakets ORCA und beruhen auf wellenfunktionsbasierten Ansätzen. Unser Ziel ist es, die spektroskopischen Eigenschaften eindeutig auf die elektronische und geometrische Struktur zurückzuführen zu können. Dafür haben wir in den letzten Jahren quantenchemische Protokolle entwickelt, die wir anwenden, um Röntgenspektren mit sehr hoher Genauigkeit vorherzusagen.
In der Abteilung Hochempfindliche Röntgenspektroskopie des HZB untersuchen wir die elektronischen und magnetischen Eigenschaften von Übergangsmetallionen und Übergangsmetallzentren in Clustern, metallorganischen Verbindungen und Chelatkomplexen, die wir in unseren Experimenten Atom für Atom und Ligand für Ligand aufbauen. Hierzu verfügen wir über eine weltweit einzigartige tiefkalte Ionenfalle für den Nachweis der Röntgenabsorption (XAS) und des zirkularen magnetischen Röntgendichroismus (XMCD) an massenselektierten Ionen sowie über ein Flüssigkeitsstrahlexperiment für resonante inelastische Röntgenstreuung bei BESSY II. Mit beiden Anlagen können wir hochverdünnte Metallionen und deren Ligandenkomplexe in der Gasphase und in Lösung mit hoher Empfindlichkeit untersuchen. Wir nutzen diese Techniken, um zu einem grundlegenden Verständnis von elektronischer Struktur, Spinzuständen, Oxidationszuständen sowie der Delokalisierung von Valenzelektronen in Komplexen der 3d- und 4f-Übergangsmetalle zu gelangen.

Aufgabengebiete

Wir bieten eine Doktorandenstelle zum Thema

'Elektronenlokalisation in der Nähe der 18-Elektronen-Abschlusses durch systematische Variation des Metallzentrums und der Anzahl der Liganden in Gasphasen-Übergangsmetallcarbonylionen'

Ziel dieses Projekts ist es, mit wellenfunktionsbasierten Methoden den Übergang von koordinativ ungesättigten zu koordinativ gesättigten Übergangsmetallcarbonylkationen durch schrittweise Bindung von Carbonylliganden an kationische Eisen-, Kobalt- und Nickelzentren zu untersuchen. Dafür soll die Bildung von Molekülorbitalen als Funktion der Anzahl der Liganden in quantenchemischen Rechnungen detailliert nachverfolgt und die koordinative Sättigung in Komplexen mit 17, 18 oder 19 Valenzelektronen bestimmt werden.
Für den Vergleich mit experimentellen Spektren präparieren wir diese Systeme in der Abteilung für Hochempfindliche Röntgenspektroskopie über Magnetronsputtern und Gasphasen-Ionenchemie. Röntgenabsorptions- und XMCD Spektren dieser Komplexe werden von uns mit einer tiefkalten Ionenfalle bei BESSY II untersucht.
Im Rahmen dieser Doktorarbeit sind zum Erlernen der theoretischen Methoden und der sicheren Beherrschung der Programmpakete längere Aufenthalte in der Abteilung Molekulare Theorie und Spektroskopie (F. Neese, D. Manganas) am Max-Planck Institut in Mülheim vorgesehen. Der/die Doktorand/in wird eng mit einem Team aus Postdoktoranden und Doktoranden an beiden Forschungszentren zusammenarbeiten. Dieses Projekt lässt genug Raum für die Entwicklung eigener Forschungsinteressen im Rahmen der Doktorarbeit.

Anforderungen

Wir suchen hochmotivierte Bewerber/innen mit einem starken Interesse an neuen Methoden der theoretischen und experimentellen Röntgenspektroskopie von molekularen Komplexen und Clustern in der Gasphase, idealerweise mit

Kenntnisse der Programmiersprachen C++ und Python sind von Vorteil.

Der Arbeitsvertrag ist über 36 Monate befristet. Die Bezahlung erfolgt nach dem Tarifvertag für den öffentlichen Dienst (TVöD-Bund).

Wir bemühen uns, den Anteil an Mitarbeiterinnen zu erhöhen und freuen uns daher besonders über Bewerbungen von Frauen. Schwerbehinderte Bewerberinnen/Bewerber werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung über unser Bewerbungsmanagementsystem bis zum 15.04.2020. Aus datenschutzrechtlichen Gründen können wir Bewerbungen, die uns per E-Mail oder auf postalischem Weg erreichen, leider nicht im Bewerbungsverfahren berücksichtigen.

For English version, please click on the following link: English Version.

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