Practical trainings, student assistants and theses

Within the FINEST project, the phage surface display was used to identify phages that potentially bind to different types of plastic. In order to carry out further experiments, the respective phage clones must be amplified and tested for their binding properties. Phage clones can have different amplification rates and mutation rates which can distort the results of the binding studies of the individual phage clones and lead to a false evaluation of the phage clone. The aforementioned properties are to be investigated in the advertised work using basic molecular and microbiological methods.

• Ongoing studies in biotechnology, molecular biology, biochemistry, biology or a related natural science degree program
• Practical experience in the basics of molecular biology
• Interested in working independently after instruction
• Independent, conscientious way of working

• Possible start from February 2025
• Duration according to study regulations or at least 3 months
• Presentation and written report on work and results
• Laboratory language: English

Vanadium and manganese are essential in high-strength steel alloys, battery technologies (notably vanadium redox flow batteries), and various chemical processes. Due to their industrial significance, recovering these metals from residual wash water along with leaching acids promotes environmental and economic sustainability. This study aims to Investigate and optimize a membrane filtration (nanofiltration) process for the selective recovery of vanadium and manganese, along with acid reclamation, from both acid raffinate and residue wash water solutions. The research evaluates the performance of various membranes focusing on their efficiency in concentrating vanadium and manganese while minimizing the co-permeation of iron, calcium, and other minor elements.
The objective of the work is to develop a process yielding a concentrated solution rich in vanadium and manganese for further precipitation, solid-liquid separation and hydrometallurgical steps, ultimately facilitating the recovery of vanadium as vanadium pentoxide (V₂O₅). The outcomes will offer valuable insights into the design and operation of membrane filtration systems for recovering critical metals and leaching agents from industrial effluents, supporting sustainable resource management practices in the metallurgical industry.
In addition to metal recovery, this research addresses acid reclamation following solvent extraction (SX) and supported liquid membrane process, with the goal of reducing chemical consumption. Acid recovery from the raffinate will be also explored, with organic contaminants removed via sorbents, such as activated charcoal. The reclaimed acid can then be recycled back into the leaching circuit, establishing a more sustainable process loop.

• Educational Background: Bachelor's / Master’s degree in Metallurgical Engineering, Chemical Engineering, Environmental Engineering or related field

• Knowledge of hydrometallurgical processes and membrane separation technologies
• Basic laboratory skills and familiarity with equipment for Nano filtration, filtration testing, and solution analysis
• Knowledge of analytical techniques such as ICP-MS, AAS, or similar for metal concentration analysis

• Conduct a literature review on nanofiltration technology and its application in metal and acid recovery
• Design and carry out laboratory experiments with selected nanofiltration membranes, focusing on variables like pressure, pH, and concentration
• Analyze and interpret data on membrane selectivity, flux rates, fouling resistance, and metal-acid recovery efficiency
• Optimize filtration conditions through experimentation, targeting high recovery rates for vanadium and manganese
• Prepare a comprehensive thesis report and, if possible, present findings at relevant conferences or workshops

• Duration: 6 months
• Start Date: Start in 2025 is possible
• Funding: Remuneration according to HZDR internal regulations
• Supervision and Support: The candidate (f/m/d) will be supervised with regular guidance, training on laboratory protocols, and support in analytical techniques

Flowing foam is relevant to many different industrial applications, such as froth flotation in mineral processing, fire-extinguishing systems, or brewing beer and beverage production. In a scientific context, the rheological properties of foams are very complex and significantly different from those of Newtonian fluids such as water. As a result, despite numerous experimental and theoretical studies, the fluid dynamics of foams remain poorly understood.

This project focuses on a classical benchmark experiment: the flow around a cylindrical obstacle. To identify key parameters of flowing foam in this configuration, we use two unique radiographic measurement techniques. First, neutron radiography provides imaging measurements of the local liquid fraction of the flowing foam. Second, X-ray radiography with foam-tailored tracer particles allows to perform local velocity measurements in the flowing foam.

The following subtasks are mainly to be worked on:

• Assistance in preparing and performing the foam flow experiment in the X-ray laboratory at HZDR
• Analysis of the measurement data, including image processing and machine learning if applicable
• Documentation of the experiment and measurement results in written form

• Field of study: process engineering, fluid mechanics, or similar focus in chemistry or physics
• Experience with laboratory work, imaging measurement techniques or measurement data analysis is beneficial (e.g. using ImageJ, Matlab, Python)
• High motivation and interest in the subject
• Careful, structured and independent way of working
• Good oral and written communication skills in English or German
• Enjoyment of scientific work

• Working in a multi-disciplinary and international team
• Place of work: HZDR or TU Dresden
• Start: from March 2025
• Duration: min. 3 months
• Remuneration according to HZDR internal regulations

The development of a multi-channel flow body sensor according to patent WO 2010/069307 A1 aims to quantify the gas content in flow-carrying components. A decisive advantage of this sensor lies in its optical measuring principle, which is based on fiber-optic coupling and the analysis of the light output signal. This avoids electrical potentials in the measuring area, offering significant advantages over electrical measuring methods (intrinsic safety), especially for explosive mixtures.

Preliminary tests at the Institute for Experimental Fluid Dynamics at the Helmholtz Center Dresden-Rossendorf on gas-liquid flows showed that a clear binarization of the sensor output signal can be achieved due to the capillary effects in narrow channels and the different refractive indices of the gas and liquid phases. Building on previous work with a single-channel sensor prototype based on a polymer optical fiber (POF) with a diameter of 1 mm, the following tasks must be completed as part of further research.

Tasks:

• Adjusting the POF diameter to 1.5 mm in the single-channel configuration.
• Conducting experimental investigations of the new single-channel prototype using the already developed test system and evaluation programs.
• Designing a multi-channel sensor body for gas content measurements in the system.
• Developing a transition adapter to optimize the flow distribution between the DN10 flow pipe and the sensor body.

• Students majoring in fields such as process engineering, mechanical engineering, or chemical engineering.
• Interest in fluid mechanics and the development of measurement technology.
• Experience with 3D CAD tools.
• Basic knowledge of Python programming

Start date: 01.01.2025
Duration: according to the respective study regulations

1D- und 2D-Ramanspektroskopische Meßreihen oder auch Maps liefern detaillierte ortsaufgelöste chemische Informationen über die untersuchten Proben. Damit kann z. B. die Komponentenverteilung in Stoffgemischen quantitativ bestimmt oder die Homogenität einphasiger Proben gezeigt werden. Andererseits lassen sich lokale Strukturveränderungen, Spannungszustände, Stapelfolgenänderungen in 2D-Materialien und Punktdefekte charakterisieren. Voraussetzung dabei ist eine möglichst engmaschige Datenerfassung bis hin zur Auflösungsgrenze der verwendeten Laserstrahlung sowie eine große Anzahl an Messpunkten. Mit modernen Spektrometern sind Messzeiten im Sekundenbereich gut realisierbar. Die Umsetzung der spektroskopischen in eine chemische Information erfordert dann die Extraktion von Parametern wie Schwingungsfrequenz, Intensität und Linienbreite durch Spektrenanpassung. Die Gerätesoftware bietet dafür nur eingeschränkte Möglichkeiten.
Im Rahmen einer Graduierungsarbeit soll in Zusammenarbeit mit dem HZDR-Rechenzentrum ein Auswertealgorithmus für die automatisierte Auswertung von 1D- und 2D-Ramanspektroskopischen Meßreihen entwickelt, an Beispielen getestet und dokumentiert werden.

1. Studium der Werkstoffwissenschaften, Physik oder Chemie
2. Interesse, Freude und Befähigung für wissenschaftliche Arbeit
3. Grundkenntnisse in Programmierung und sicherer Umgang mit Büro- und wissenschaftlicher Software
4. Sehr gute Englisch-Kenntnisse

Die Arbeit ist in die umfangreichen Aktivitäten der Abteilung Nanoelektronik (FWIO) zu 2D-Werkstoffen eingebettet. Sie kann jederzeit aufgenommen werden.

Wir beschäftigen uns mit der Entwicklung von PET-Radiotracern, die Rezeptoren im Tumormikromilieu (TME = tumor microenvironment) für die Diagnostik und Therapie von Krebs sichtbar machen. Dazu werden geeignete tumoraffine Leitstrukturen identifiziert (niedermolekulare organische Moleküle, Peptide und Peptidomimetika), synthetisiert und mit einem geeigneten Radionuklid kovalent (z. B. Fluor-18, Iod-123) oder über einen Chelator (z. B. Gallium-68, Lutetium-177) markiert. Diese Radioliganden werden in vitro an Tumorzelllinien und in vivo im Tiermodell hinsichtlich einer Anwendung in der Nuklearmedizin getestet. Langfristiges Ziel ist die Translation der entwickelten Radiotracer in die Klinik als Diagnosewerkzeug (PET/CT) oder nach Markierung mit einem Beta- oder Alphastrahler für die Endoradiotherapie von Tumorerkrankungen.
Im Rahmen eines Studentenpraktikums oder einer Bachelor- oder Masterarbeit sollen organische Wirkstoffmoleküle synthetisiert und für eine anschließende radiochemische Markierung modifiziert werden. Die neuen Radioliganden werden dann biologisch in vitro und in vivo untersucht.

• Studium der Chemie
• Gute Noten in organischer Synthesechemie
• Fähigkeit sich in ein interdisziplinäres Wissenschaftler-Team einzugliedern
• Bereitschaft zum Umgang mit Radioaktivität
• Gute Kenntnisse der deutschen und englischen Sprache

• Beginn nach Absprache jederzeit möglich
• Praktikumsdauer mind. 4 Wochen, mit möglichst täglicher Anwesenheit

Turmkraftwerke stellen die neueste Generation von Anlagen zur solarthermischen Elektroenergieerzeugung dar (s. Abbildung). Großflächige Spiegelanordnungen konzentrieren Sonnenlicht auf einen zentralen Absorber, wo es in Wärmeenergie umwandelt wird, die dann auf ein Wärmeträgermedium übertragen wird. Gegenüber der Photovoltaik hat die Solarthermie den inhärenten Vorteil, Energie zu speichern und bei Bedarf bereit zu stellen. Die Herausforderung für die weitere Erhöhung des Wirkungsgrades von Solarkraftwerken besteht in der Entwicklung von Werkstoffen mit einer Temperaturstabilität bis zu 800 °C an Luft.
Im Rahmen von Graduierungsarbeiten und Hilfstätigkeiten sollen thermisch stabile Beschichtungen für die Kernkomponenten von Solarturmkraftwerken entwickelt und getestet werden. Dabei kommen modernste in situ und ex situ Methoden wie Magnetronsputtern, Ellipsometrie, UV-vis-NIR-FTIR-Reflektometrie und Ramanspektroskopie zur Anwendung.
Zu diesem Themenbereich werden u. a. die folgenden Aufgabenstellungen angeboten:
i) Schichtabscheidung und Optimierung der optischen und elektrischen Eigenschaften von transparenten leitfähigen Oxiden für Solarkraftwerke;
ii) Entwicklung von neuartigen Absorber- und Wärmespeicherwerkstoffen für Solarkraftwerke;
iii) Design und Simulation von solarselektiven Beschichtungen für Solarkraftwerke.

Zur Charakterisierung der untersuchten Materialien stehen modernste in situ und ex situ Analysemethoden zur Verfügung. Die Arbeiten können jederzeit aufgenommen werden.

1. Studium der Werkstoffwissenschaften, Physik oder Chemie
2. Interesse, Freude und Befähigung für experimentelle wissenschaftliche Arbeit
3. Grundkenntnisse in Programmierung und sicherer Umgang mit Büro- und wissenschaftlicher Software
4. Sichere Englischsprachkenntnisse (fließend oder besser)

Internationale Forschungsumgebung, ortsübliche Aufwandsentschädigung