Postdoctoral Researcher (m/f/x) – First-Principles Core-Level Spectroscopy of Functional Interfaces

Zur Besetzung einer befristeten Stelle in Teilzeit, Vollzeit (39,83 Stunden/Woche = 100%) zum frühestmöglichen Zeitpunkt suchen wir 1 Postdoctoral Researcher (m/f/x) – First-Principles Core-Level Spectroscopy of Functional Interfaces.
Der/die erfolgreiche Bewerber*in (m/f/x) wird der Forschungsgruppe am Research Center Future Energy Materials and Systems (RC FEMS) und der Ruhr-Universität Bochum (RUB) beitreten. Die Gruppe entwickelt Ab-initio-Methoden zur Beschreibung elektronischer Anregungen, spektroskopischer Signaturen und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in Materialien und an funktionalen Grenzflächen.

Rumpfniveau-Spektroskopien – Röntgenabsorption (XAS/XANES), Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) und Rumpfverlust-Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS/ELNES) – gehören zu den wenigen experimentellen Sonden, die elementspezifisch und gleichzeitig empfindlich auf die lokale chemische Umgebung des angeregten Atoms reagieren. Da das Rumpfloch streng lokalisiert ist, kodiert die resultierende spektrale Feinstruktur Koordination, Ladungstransfer, Oxidationszustand und lokale magnetische Ordnung auf Einzelatomebene. Die Umwandlung dieser Empfindlichkeit in quantitative Strukturinformationen erfordert jedoch Theorie: Die Interpretation gemessener Spektren beruht auf der genauen Ab-initio-Beschreibung von Rumpfloch-Effekten, Rumpfexzitonenbindung, Multiplettstruktur und elektronischer Korrelation. Bestehende Ansätze wurden weitgehend für Volumenverbindungen entwickelt und validiert, während die für Energieumwandlung und Katalyse interessanten Systeme Oberflächen, Grenzflächen und Defekte sind, wo Symmetriebrechung, Hybridisierung und lokale Ladungsumverteilung die Spektren neu gestalten. Ziel dieser Position ist es, diese Lücke zu schließen. Der/die erfolgreiche Kandidatin wird Ab-initio-Methoden für die Rumpfniveau-Spektroskopie entwickeln und erweitern und deren prädiktive Genauigkeit für funktionale Grenzflächen etablieren, einschließlich Systeme, die korrelierte und magnetische Übergangsmetallelemente enthalten. Die Entwicklungen werden in bestehenden Elektronische-Struktur- und Spektroskopie-Codes implementiert, als dokumentierte Open-Source-Software veröffentlicht und anhand experimenteller Spektren validiert, die von Partnern an der RUB und innerhalb des RC FEMS gemessen wurden. Perspektivisch werden diese Methoden die Grundlage für die Verwendung berechneter Rumpfniveau-Spektren als Fingerabdrücke lokaler atomarer Anordnungen an chemisch komplexen Legierungsoberflächen bilden – eine Anwendung, die derzeit mit experimentellen Gruppen auf dem Campus vorbereitet wird –, sodass der/die Kandidatin von Anfang an die wissenschaftliche Ausrichtung eines geplanten kollaborativen Forschungsprogramms mitgestalten wird. Das neu gegründete Forschungszentrum konzentriert sich auf die Entwicklung innovativer Materialien und Systeme für nachhaltige Energieanwendungen. Die Forschungsbereiche des Zentrums umfassen unter anderem Photovoltaik, Thermoelektrizität, Energiespeicherung, Brennstoffzellen und nachhaltige chemische Prozesse. Sein interdisziplinärer Ansatz beinhaltet die Zusammenarbeit zwischen Physikern, Chemikern, Ingenieuren und Materialwissenschaftlern, um die Herausforderungen des Übergangs zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft zu bewältigen. Das Zentrum bietet auch Doktoranden und Postdoktoranden die Möglichkeit, an hochmodernen Forschungsprojekten teilzunehmen und eine fortgeschrittene Ausbildung im Bereich Energiematerialien und -systeme zu erhalten. Der Lehrstuhl ist der Fakultät für Physik und Astronomie der Ruhr-Universität Bochum angegliedert. Diese Fakultät ist eine führende Forschungs- und Lehreinrichtung in den Bereichen Experimental- und Theoretische Physik und Astronomie mit Schwerpunkten in der Festkörperphysik, Astrophysik und Teilchenphysik.

Aufgaben

Der/die erfolgreiche Kandidat*in (f/m/x) wird:

• Ab-initio-Methoden für die Rumpfniveau-Spektroskopie – Röntgenabsorption und Rumpfverlust-EELS-Nahkantenstruktur sowie Rumpfniveau-Bindungsenergieverschiebungen in der Photoemission – entwickeln und erweitern, mit besonderem Augenmerk auf Rumpfloch-Effekte, Rumpfexzitonenbindung und Multiplettstruktur
• die Beschreibung von Rumpfniveau-Anregungen von Volumenverbindungen auf Oberflächen, Grenzflächen, Adsorbate und Defekte erweitern und quantifizieren, wie Symmetriebrechung, Hybridisierung und lokaler Ladungstransfer die Nahkanten-Spektralmerkmale modifizieren
• korrelierte und magnetische Übergangsmetallelemente mit Methoden jenseits der Standard-Dichtefunktionaltheorie behandeln, wie z.B. dynamische Mean-Field-Theorie oder Multiplett-Ligandenfeld-Ansätze, und festlegen, für welche Systeme und Spektralmerkmale dieses Theorieniveau tatsächlich erforderlich ist
• die Entwicklungen in etablierten Elektronische-Struktur- und Spektroskopie-Codes implementieren und als dokumentierte, wartbare Open-Source-Software veröffentlichen, die von anderen in der Community genutzt werden kann
• berechnete Spektren in enger Zusammenarbeit mit Spektroskopie- und Elektronenmikroskopie-Partnern an der RUB und innerhalb des RC FEMS mit experimentellen Daten abgleichen
• die Erweiterung dieser Entwicklungen auf chemisch komplexe Oberflächen und auf zukünftige kollaborative Forschungsvorschläge vorbereiten, einschließlich vorläufiger Berechnungen und Machbarkeitsstudien
• Ergebnisse in Fachzeitschriften veröffentlichen, auf internationalen Konferenzen präsentieren und zur Ausbildung von Doktoranden und Masterstudierenden in der Gruppe beitragen

Profil

Erforderliche Qualifikationen:

• Ein Master- und PhD-Abschluss in Physik
• Ein starker Hintergrund in der Festkörperphysik und in der Ab-initio-Elektronische-Struktur-Theorie von Festkörpern
• Fundierte Kenntnisse der Quantenmechanik und der Theorie elektronischer Anregungen in Materialien, einschließlich Rumpfniveau-Anregungen und der Wechselwirkung zwischen dem Rumpfloch und dem angeregten Elektron
• Nachgewiesene Expertise in der Theorie und Simulation mindestens einer Rumpfniveau-Spektroskopie, wie z.B. Röntgenabsorption, Röntgenphotoemission oder Rumpfverlust-Elektronenenergieverlustspektroskopie
• Arbeitserfahrung mit Methoden für korrelierte oder Open-Shell-Systeme jenseits der Standard-Dichtefunktionaltheorie, z.B. dynamische Mean-Field-Theorie, Hubbard-korrigierte Funktionale oder Multiplett- und Ligandenfeld-Ansätze
• Hochrangige Programmierkenntnisse in Fortran und/oder Python sowie praktische Erfahrung mit etablierten Elektronische-Struktur- oder Spektroskopie-Codes (z.B. VASP, Quantum ESPRESSO, ABINIT, SIESTA, RSPt, TRIQS)
• Nachgewiesene Erfahrung in der Entwicklung von Berechnungsmethoden und wissenschaftlicher Software, dokumentiert z.B. durch Beiträge zu einem Community-Code oder durch ein veröffentlichtes Open-Source-Paket. Wir suchen Forscherinnen, die Methoden und Codes entwickeln – keine Anwenderinnen. Erfahrungen, die sich auf das Ausführen von Standard-Codes beschränken, werden nicht berücksichtigt.
• Nachgewiesene Fähigkeit zur Durchführung unabhängiger Forschung, belegt durch Veröffentlichungen in Fachzeitschriften
• Gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Rahmenbedingungen

• Umfang: Teilzeit, Vollzeit (39,83 Stunden/Woche = 100%)
• Dauer: befristet auf 2 Jahre
• Beginn: zum frühestmöglichen Zeitpunkt

Bewerbung

Bitte bewerben Sie sich bis zum 20.10.2026 über den Bewerbungslink zur Originalanzeige.