Virtuelles Institut

Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes

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Die Forschenden des Virtuellen Institutes bestimmen anhand ineinandergreifender international sichtbarer Forschungsprojekte die Wirkprinzipien funktionaler Materialien. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von HZB, DESY und zweier deutscher Universitäten erforschen gemeinsam mit nationalen und internationalen Partnern die übergreifenden Prinzipien komplexer Materialien, deren Eigenschaften durch die Wechselwirkungen ihrer inneren Freiheitsgrade Ladung, orbitale Besetzung, Spin und Struktur miteinander und mit ihrer Umgebung bestimmt werden. In all diesen Systemen spielen niederenergetische Anregungen, Ordnung auf Nanometer-Skalen und ultraschnelle Dynamik eine Schlüsselrolle. Darum orientiert sich das wissenschaftliche Programm entlang dieser drei Dimensionen von Energie, Raum und Zeit und überschreitet dabei bewußt die konventionellen disziplinären Grenzen zwischen Festkörpern, Flüssigkeiten und molekularen Systemen.

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Wissenschaftliches Programm des Virtuellen Institutes

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Funktionalität komplexer Materialien

Die im Rahmen des VI betrachteten Materialien haben gemeinsam, dass ihre dynamische Antwort nicht innerhalb eines einzigen Freiheitsgrades beschreibbar ist. Die Kopplung zwischen verschiedenen energetischen Freiheitsgraden führt zu komplexen nieder-energetischen Anregungsspektren.

Komplementäre Blickwinkel multidimensionaler Methoden

Nur die Kombination aus verschiedenen spektroskopischen und strukturanalytischen Methoden über einen weiten Energeibereich kann komplementären und selektiven Zugang zu allen relevanten Freiheitsgraden liefern. Ergänzenend zu Techniken die Grund- und angeregte Zustände analysiseren können werden zeitaufgelöste Abfragemethoden benötigt, um den Pfaden in vieldimensionalen Energielandschaften in Echtzeit zu folgen.

Wissenschatsgetriebene Verbindung und Ausbildung

Das virtuelle Institut mit HZB, DESY und zwei deutschen Universitäten als Kernpartnern, einer Vielzahl von nationalen und internationalen Partnern bildet ein wissenschaftsgetriebenes akademisches Netzwerk, welches exzellente Möglichkeiten für die Ausbildung junger Nachwuchswissenschaftler bietet.

Lenkungsausschuss des Virtuellen Institutes

Das VI wird durch einen wissenschaftlichen Lenkungsausschuss geleitet, welcher sich aus Vertretern der Kernpartnern und anderen Representanten zusammensetzt. Mitglieder sind M. Weinelt (FU Berlin), S. Eisebitt (TU Berlin and HZB), H. Chapman (DESY) und A. Föhlisch (HZB). A. Föhlisch wird als Sprecher benannt und präsentiert das VI nach Außen. Die nationalen und internationalen Partner entsenden jeweils einen Repräsentanten in das Direktorium, welcher die Interessen der jeweiligen Mitglieder des VI vertritt und Aktivitäten koordiniert. Die nationalen Partner werden durch S. Techert (MPIBPC) repräsentiert. Die Interessenen der internationalen Partner vertritt H. Dürr (SLAC). XFEL entsendet einen zusätzlichen, permanenten Vertreter, S. Molodtsov (XFEL), angesichts der hohen strategischen Bedeutung der Forschung des VI für XFEL.

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Projekte im Virtuellen Institut Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes

Die faszinierendsten und vielversprechendsten Materialien mit neuartiger Funktionalität sind solche, in denen die Kopplung zwischen verschiedenen internen Freiheitsgraden und an die Umwelt zu komplexen Energielandschaften führt. Diese intra- und intersystemischen Wechselwirkungen bestimmen die dynamische Antwort des Materials auf externe Felder oder thermodynamische Wärmebäder. Letztlich ist alle Funktionalität an die dynamische Reaktion des Systems gekoppelt und entsprechend durch die zugehörige Energielandschaft bestimmt.

Die im VI definierten Forschungsprojekte vereinen in einzigartiger Weise Erkenntnisse über molekulare Systeme (P1-P3), Nanomaterialen (P4-P6) und komplexe Festkörper (P7-P9). Einige der Projekte haben zusätzlich Schwerpunkte in der Methodenentwicklung (P4-P6) oder adressieren gemeinsame Aspekte der experimentellen Methoden mit theoretischen Ansätzen (P10).

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P1: Ultraschnelle Isomerationsdynamik konformerenselektierter und ausgerichteter Gasphasenmoleküle
J. Küpper CFEL DESY

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P2: Ultraschneller Ladungstransfer und Isomerisationsdynamik von Molekülen in Lösung
P. Wernet, A. Föhlisch HZB

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P3: Ultraschnelle Energie- und Ladungstransferdynamik in mol. Systemen auf Oberflächen
C. Gahl, M. Weinelt Freie Universität Berlin

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P4: Zeitaufgelöste XFEL Diffraktion
H. Chapman CFEL DESY

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P5: Nanometer-Strukturinformationen durch kohärente resonante Röntgenstreuung
S. Eisebitt Technische Universität Berlin, HZB

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P6: Schalten der Funktionalität in langreichweitig gekoppelten 2D Nanostrukturen
S. Eisebitt Technische Universität Berlin, HZB

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P7: Korrelationsdynamik
C. Schüssler-Langeheine, A. Föhlisch HZB

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P8: Phasenseparation und Dynamik von Domänen
M. Sprung, G. Grübel DESY

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P9: Phasentransformation durch Laser-induzierte Anregung
M. Weinelt Freie Universität Berlin

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P10: Theorie von Terahertz-Anregungen im Festkörper
O. Vendrell, R. Santra CFEL DESY

Job Offers

The Helmholtz Virtual Institute Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes is a research partnership of the Helmholtz Zentrum Berlin (HZB, Berlin), the Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY, Hamburg), the Technische Universität Berlin and the Freie Universität Berlin in a strong network with the international partners European XFEL in Hamburg, SIMES, SUNCAT, LCLS, PULSE at the SLAC National Accelerator Laboratory and the University of Amsterdam. Our National Partners are the Max Born Institute (MBI, Berlin), the Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, the Universität Duisburg-Essen, the Universität Hamburg and the Universität Potsdam.

We are now looking for exceptional PhD students for the research projects P1-P10

Goal: The Virtual Institute Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes explores the governing principles of material’s function in an internationally highly visible centre of excellence. Applying cutting-edge X-ray tools our research covers the energy spectrum from soft to hard X-rays, the time scales from quasi-static to sub-femtoseconds and the length scales from sub-Ångström to micrometers. The goal is to explore the deep correspondence and complementarity between fundamental phenomena determining functionality of materials.

Offer: We offer exciting PhD positions in the international setting of uniquely brilliant X-ray sources. You will work with leading research groups, experience international summer schools and international workshops and shape as a team a young investigator workshop. We expect dedication to fundamental science and foresee extended stays abroad. The positions are appointed for three years. The salary is based on the German federal public service scale (50%TV-ÖD E13).

Qualifications: Outstanding Masters degree in physics or chemistry (or equivalent). Working language is English. Female students are strongly encouraged to apply for these positions.

For information on the Virtual Institute and the individual scientific projects (P1 - P10) please have a look at the project descriptions.

Please send your applications (research interests, including CV, list of publications, preferences on scientific projects) to vi419.position@helmholtz-berlin.de.

Veranstaltungen

Im Rahmen des Virtuellen Institutes wird ein miltidisziplinäres Netzwerk etabliert, welches einzigartige Möglichkeiten für die Ausbildung und Entwicklung junger Wissenschaftler schafft und tatsächlich eine internationale Rekrutierung von Doktoranden ermöglicht. Enge Zusammenarbeit auf täglicher Basis, regelmäßige Kollaborationstreffen, die Teilnahme an längerfristigen Forschungsaufenthalten für alle Wissenschaftler, thematische Workshops und internationale Konferenzen bilden den Rahmen, um die geplanten Forschungsprojekte in koordinierter und komplementärer Weise voranzubringen, eine institutsübergreifenden Befruchtung zu ermöglichen und die Forschungsergebnisse an die internationale Forschungsgemeinschaft zu kommunizieren.