Doktorand - Protonenleitende Pyrochlore (W/m/d)

Batterien bewegen unsere Welt und sind allgegenwärtig. Sie sind das Herzstück von Energiespeichersystemen und bieten Lösungen für eine Vielzahl möglicher Anwendungen. Am Helmholtz-Institut Münster: Ionenleitung in der Energiespeicherung (IEK-12) fokussieren wir uns auf die Elektrolytforschung als Schlüsselbereich für zukünftige Batteriekonzepte. Unsere wichtigsten Forschungsaktivitäten umfassen das Design, die Synthese, die Charakterisierung und die Verarbeitung von anspruchsvolleren Batterieelektrolyten und -chemien. Wir sind an der Außenstelle in Münster des Forschungszentrums Jülich angesiedelt und arbeiten eng mit der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) und der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) zusammen. So ist es uns möglich, die gemeinsame Forschung und dieses wichtige Zukunftsfeld der elektrochemischen Energiespeicherung zu fördern. **Ihre Aufgaben**: Keramische Werkstoffe mit einer Protonenleitfähigkeit von weniger als 1 S/cm werden in der Forschung oft vernachlässigt, weil sie in konventionellen Anwendungen wie Brennstoffzellen nicht eingesetzt werden können. Es gibt jedoch potenziell interessante Anwendungen wie Elektro-Chemo-X-Bauelemente (EC-X, d. h. Festkörperchemotronik), on-chip-Batterien oder Mikrobrennstoffzellen, die keine hohe Leistungsdichte, aber eine gute Kompatibilität mit der Si-Mikrofabrikation (z. B. mit Sputtertechniken) erfordern. Diese Bauteile sollten bei Temperaturen unterhalb von 250 °C einsetzbar sein. Keramische Oxidmaterialien mit Pyrochlorstruktur sind potenzielle Kandidaten für solche Anwendungen, da sie zwar eine niedrige Protonenleitfähigkeit, aber vielversprechende Eigenschaften für die Dünnschichtherstellung aufweisen. Der Schwerpunkt der Doktorarbeit liegt auf der elektrochemischen Charakterisierung von oxidischen Keramikpellets oder Dünnschichten mit variablen Dotierungen. Die Charakterisierungsmethoden umfassen sowohl konventionelle elektrochemische Methoden wie Impedanzspektroskopie, Zyklovoltammetrie und Hebb-Wagner-Messungen als auch auf Rasterkraftmikroskopie (AFM) basierende Messmethoden (insbesondere KFPM). - Dazu müssen neue Messprotokolle entwickelt und Messzellen für die Messung mit variablem Wasserpartialdruck angepasst werden. - Die Ergebnisse werden genutzt, um in enger Abstimmung mit den Projektpartnern eine Dotierungsstrategie für die Pyrochlore zu entwickeln, mit dem Ziel, die ionische und elektronische Teilleitfähigkeit gezielt einzustellen und die mechanischen Eigenschaften kontrollieren zu können. Ihre Arbeiten sind Teil des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Forschungsprojekts "Proton Conductivity Near Room Temperature in Hydrated Pyrochlore-derived Materials" in Zusammenarbeit mit Projektpartnern der RWTH Aachen und des Weizmann Institute of Science, Israel. **Ihr Profil**: - Exzellenter Hochschulabschluss (Master) in Chemie, Physik, Materialwissenschaften oder einer vergleichbaren Fachrichtung - Ausgezeichnete Kenntnisse und nachgewiesenes Interesse auf dem Gebiet der Elektrochemie - Grundkenntnisse der Festkörperphysik - Bereitschaft, sich in die relevanten Themen der Rasterkraftmikroskopie, insbesondere Kelvinrastersondenmikroskopie (KPFM), einzuarbeiten - Starkes Interesse an der Arbeit in den interdisziplinären Bereichen der Energiespeicherung und Ionenleitung in Festkörpern - Fähigkeit, Initiative zu zeigen und selbständig zu arbeiten - Ausgezeichnete Kooperations-, Kommunikations - und Teamfähigkeiten - Sehr gute Deutsch - und Englischkenntnisse in Wort und Schrift **Unser Angebot**: Wir arbeiten an hochaktuellen gesellschaftlich relevanten Themen und bieten Ihnen die Möglichkeit, den Wandel aktiv mitzugestalten Wir unterstützen Sie in Ihrer Arbeit durch: - Spannende und abwechslungsreiche Aufgaben in einem innovativen Themenfeld und einer internationalen und interdisziplinären Arbeitsumgebung - Teamorientierte Arbeitsatmosphäre, die Freiräume für Gestaltung und eigenverantwortliches Handeln lässt - Möglichkeiten, industrierelevantes Wissen über die Entwicklung der Batteriechemie zu erweitern - Hervorragende wissenschaftliche und technische Infrastruktur - Möglichkeit zur Teilnahme an (internationalen) Konferenzen und Projekttreffen - Kontinuierliche fachliche Betreuung durch Ihre:n wissenschaftliche:n Betreuer:in - Die Möglichkeit zum (orts-)flexiblen Arbeiten, z.B. im Homeoffice - Weiterentwicklung Ihrer persönlichen Stärken, z.B. durch ein umfangreiches Trainingsangebot; ein strukturiertes Programm mit Weiterbildungs Dienstort: Münster Wir freuen uns über Bewerbungen von Menschen mit vielfältigen Hintergründen, z.B. hinsichtlich Alter, Geschlecht, Behinderung, sexueller Orientierung / Identität sowie sozialer, ethnischer und religiöser Herkunft. Ein chancengerechtes, diverses und inklusives Arbeitsumfeld, in dem alle ihre Potentiale verwirklichen können, ist uns wichtig.