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Ausschreibender Bereich: JCNS-2 - Quantenmaterialien und kollektive Phänomene
Kennziffer: 2019M-032, Physik, Chemie, Ingenieurswissenschaft

Masterarbeit: Kontrollierte Manipulation der Eigenschaften von magnetischen Nanopartikeln auf flexiblen Substraten

Beginn der Arbeit: sofort / nach Vereinbarung

Dauer: 12 Monate

Aufgabengebiet
Nanopartikel können als Bausteine von völlig neuartigen Materialien mit multifunktionalen physikalischen oder chemischen Eigenschaften eingesetzt werden. Im Hinblick auf Anwendungen in der Informations- oder Energie-Technologie sind insbesondere magnetische, optische, oder elektronische Eigenschaften von hohem Interesse [1-3]. Magnetische Nanopartikel können z.B. in Datenspeicher-Medien, spintronischen Schaltungen, Sensoren oder für Permanentmagnete Verwendung finden. Insbesondere chemisch synthetisierte Nanopartikel sind sehr vielseitig einsetzbar. So kann man diese sehr leicht mit anderen und sehr unterschiedlichen Materialien kombinieren und so zu Kompositen gelangen, die völlig neuartige und nützliche Eigenschaften aufweisen [4].

Eine solche neuartige Eigenschaft ist die kontrollierte Manipulation des Magnetismus der Nanopartikel welche in flexible Substrate (z.B. Polymere) eingebettet oder auf diese aufgetragen sind. Solche Komposite aus Nanopartikeln und Polymeren sind potentielle Kandidaten für neuartige Sensoren im Rahmen des zunehmenden Trends in Richtung von flexiblen, druckbaren oder faltbaren Systemen.

[1] E. V. Shevchenko et al., Nature 439, 55 (2006).
[2] S. A. Claridge et al., ACS Nano 3, 244 (2009).
[3] S. Bedanta, O. Petracic, and W. Kleemann, Handbook of Magnetic Materials, Supermagnetism, Vol. 23 (2015).
[4] L.-M. Wang, O. Petracic, E. Kentzinger, U. Rücker, M. Schmitz, X.-K. Wei, M. Heggen, Th. Brückel, Nanoscale 9, 12957 (2017).

Aufgabenbeschreibung
Im Rahmen dieser Master-Arbeit sollen verschiedene Typen von Kompositsystemen aus magnetischen Nanopartikeln und Polymeren hergestellt und sowohl magnetisch wie auch strukturell charakterisiert werden. Zu diesem Zweck werden chemisch-synthetisierte Eisenoxid-Nanopartikel mit typischen Durchmessern in Bereich von 15nm verwendet. Die strukturellen Eigenschaften, sollen mithilfe von Röntgenstreuung sowie Elektronenmikroskopie-Techniken untersucht werden. Die magnetischen Eigenschaften sollen mithilfe von Magnetometrie charakterisiert und mit Modellen verglichen werden. Das ausschreibende Institut JCNS-2/PGI-4 verfügt über eine international führende Expertise im Bereich der Streumethoden, insbesondere der Röntgen- und Neutronenstreuung für das Verständnis von Quantenmaterialien und kollektiven Phänomenen. Es baut u.a. auf eine reichhaltige Erfahrung in Bezug auf die physikalischen Eigenschaften magnetischer Nanopartikel auf und kann etliche hochrangige Publikationen in diesem Feld vorweisen. Diese Arbeit soll in enger Kooperation mit dem Institut JCNS-1/ICS-1 erfolgen, das eine international führende Stellung im Bereich der Streumethoden zur Untersuchung von weicher Materie aufweist. Es baut u.a. auf eine herausragende Expertise gerade in Bezug auf Polymere und deren Eigenschaften auf.

Anforderungen
Sie studieren Physik, Chemie oder Ingenieurswissenschaft mit experimentellem Bezug. Sie haben Interesse und idealerweise auch Vorkenntnisse im Bereich der Festkörperphysik bzw. physikalischen Chemie, der Nanotechnologie bzw. Nanowissenschaft. Sie zeichnen sich durch eine selbstständige und analytische Arbeitsweise aus.

Ansprechpartner:
PD Dr. Oleg Petracic
Forschungszentrum Jülich GmbH
Quantenmaterialien und kollektive Phänomene (JCNS-2/PGI-4)
52425 JÜLICH
Telefon: 02461 61-4519
E-Mail: o.petracic@fz-juelich.de

Prof. Dr. Thomas Brückel
Forschungszentrum Jülich GmbH
Quantenmaterialien und kollektive Phänomene (JCNS-2/PGI-4)
52425 JÜLICH
Telefon: 02461 61-4699
E-Mail: t.brueckel@fz-juelich.de

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