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Ausschreibender Bereich: PGI-7 - Elektronische Materialien
Kennziffer: D162/2018: Physikalische Chemie, Physik, Materialwissenschaften, Elektrotechnik

Doktorarbeit: Elektrochemie auf der Nanoskala

Das Verständnis elektrochemischer Prozesse und deren Kontrolle ist für viele Anwendungen, angefangen bei Oberflächenveredelung, über Akkumulatoren und Brennstoffzellen bis hin zur Kontrolle einzelner Ionen, um bestimmte Materialeigenschaften einzustellen, von entscheidender Bedeutung.

Insbesondere die Kontrolle von nur wenigen Atomen und Ionen auf der Nanometerskala gestaltet sich allerdings noch schwierig, und viele Fragen über die exakten elektrochemischen Prozesse sind noch unbeantwortet. Aufgrund der extrem hohen elektrischen Felder und Überpotentiale die hier vorliegen, ergeben sich neue Herausforderungen aber auch neue Anwendungen. So lassen sich zum Beispiel eigentlich nicht-leitende Materialien durch die Kontrolle von extrinsischen oder intrinsischen ionischen Defekten reversibel zwischen einem elektrisch leitenden und isolierenden Zustand schalten. Hierbei können sich diese Isolatoren wie Elektrolyte verhalten und Ionenbewegung zulassen. Dies ermöglicht die Entwicklung von neuartigen, überlegenen Informationspeichern, den sogenannten redox-basierten ReRAM’s. Auch ist die Nachbildung von neuronalen Funktionen, vergleichbar mit den Vorgängen in unserem Gehirn, möglich, was ein ganz neues Kapitel in der Computertechnik und künstlicher Intelligenz öffnen kann. Ferner können diese Metall-Isolator-Metall-Systeme als Sensoren für verschiedenste Anwendungsgebiete eingesetzt werden. So können unter anderem Druck, Feuchtigkeit und Temperatur anhand der elektrochemischen Potentiale bestimmt werden.

Das Ziel der hier angebotenen Promotionsstelle soll sein, ein tieferes Verständnis der Redox-Prozesse an verschiedenen Grenzflächen und Materialkombinationen zu entwickeln und zudem die Ionenbewegung (feldgetriebene Driftbewegung sowie konzentrationsgetriebene Diffusionsprozesse) durch die Isolatoren zu untersuchen. Hierzu stehen dem Institut in Zusammenarbeit mit dem Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik II der RWTH Aachen verschiedenste strukturelle, mikroskopische, spektroskopische sowie elektrische Charakterisierungsmethoden zur Verfügung.

Voraussetzungen:
Überdurchschnittliche Studienleistungen; Spaß an experimenteller, multidisziplinärer Arbeit in gruppenübergreifenden Teams. Grundkenntnisse der Festkörperphysik sowie der Elektrochemie erwünscht.

Das Forschungszentrum Jülich möchte mehr Mitarbeiterinnen in diesem Bereich beschäftigen. Wir sind daher an der Bewerbung von Frauen besonders interessiert. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen sind uns willkommen.

Ansprechpartner:
Dr. Ilia Valov (i.valov@fz-juelich.de)
Peter Grünberg Institut - Elektronische Materialien (PGI-7)
Forschungszentrum Jülich

Ausschreibung als pdf-Datei:  Doktorarbeit: Elektrochemie auf der Nanoskala (PDF, 886 kB)