Practical trainings, student assistants and theses

The detachment of particles by a turbulent flow is a complex phenomenon with significant relevance in both environmental and industrial systems. This phenomenon is governed by a subtle balance between fluid and resisting forces. Until now, resuspension from a multilayer bed composed of particles with different densities remains poorly understood. The objective of this project is the investigation of particle detachment from a bed with two distinct solid particles.

This project is experimental. The student will use high-speed imaging techniques to capture the early-stage detachment and transport behavior of particles, analyzing the influence of bed configuration and turbulence intensity. The investigation includes a comparison between the experimental resuspension threshold of particles with predictions from the classical Shields diagram. In addition, there might be the opportunity to participate in experiments using the Ultrafast X-ray Computed Tomography system at HZDR, offering unique insight into the internal dynamics of the sediment beds and particle resuspension.

• Field of study in mechanical engineering, chemical engineering, fluid mechanics, physics, or a similar field of study
• Interest in experimental investigation
• Experience with Python or Matlab and Image post-processing
• Good written and oral communication skills in English

The following tasks are mainly to be worked on:

• Experimental investigation of particle resuspension using high-speed imaging techniques
• Analysis of measurement data, including image processing and visualization
• Assistance in preparing and performing experiments in the Ultrafast X-ray laboratory at HZDR
• Determination of the resuspension rate of the low-density particles from the sediment bed

Conditions:

• The work will be performed at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
• Duration of the internship or thesis according to the study regulations: min. 5 months
• Start Date: August 2025
• Remuneration according to HZDR internal regulations

The application of phage surface display (PSD) technology has accelerated developments in the field of biomolecular sensors and
materials science. A practical complement to this technology is Next-Generation Sequencing (NGS). In this combination, a more
comprehensive view of biopanning rounds with a deep insight into the entire sequence space is made possible. It is possible to
identify sequencing artefacts, determine sequence number and structure, recognize binding motifs and observe the evolution of the
phage library over the course of an experiment. PSD in combination with biopanning is able to select candidates with high affinity and
selectivity to the desired substrates from large peptide libraries. In practice, this specific enrichment of peptides leads to a reduction
in library diversity. It should therefore be possible to better visualize this reduction in sequence space using data clustering methods
in order to better understand distances between similar sequence families.
The student's task is to find suitable clustering methods for sequencing results from multiple phage display experiments and to apply
these if necessary. It should be clear from the results to what extent the sequence space can be grouped into families and whether a
mutation profile within and between these families is recognizable.

Prerequisite is a valid enrollment in a Master's program in bioinformatics, biotechnology, molecular biology, biochemistry,
biology or a related natural science program. Furthermore:

• Interest in data cluster methods and bioinformatics
• Basic knowledge of bioinformatics, statistics, stochastics and clustering
• Experience with a programming language (e.g. Python, R, C, C++ or other)
• Ability to work independently and in a team

The topic is to be worked on as part of a Master's thesis in conjunction with a voluntary or mandatory internship. This
results in a duration of 12 months. The duration can be extended or adjusted in consultation with the supervisor. We can
offer you:

• An innovative multidisciplinary research environment related to relevant issues in resource technology
• Supervision by experienced scientists
• Practical experience in the field of bioinformatics and directed evolution

Die Schließung von Stoffkreisläufen ist eine der gesellschaftlichen Herausforderung unserer Zeit und die Voraussetzung für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Hierfür ist es notwendig, eine neue Generation adaptiver und entsprechend modularisierter Aufbereitungssysteme zu etablieren, die mit Hilfe von Industrie4.0 flexibel Rohstoffe aller Art aus komplexen Materialströmen wie z. B. Elektronikschrott zurückgewinnen können. Das setzt eine konsequente Digitalisierung und die Anbindung adaptiver und flexibler Ressourcentechnologien voraus. Mit Hilfe der geplanten Zerkleinerungs- und Trennanlagen soll die Einsatzbreite verschiedener Technologien untersucht, verglichen und spezifiziert werden. Ein shuttlebasiertes Logistiksystem verbindet die unterschiedlichen verfahrenstechnischen Maschinen. Im Rahmen dieser Arbeit soll hierzu eine automatisierte Abkippvorrichtung für die Shuttles entwickelt und getestet werden.

Die wesentlichen Aufgabenpunkte der Arbeit:

• Recherche zum Stand der Technik, zu Vor- und Nachteilen sowie zur wirtschaftlichen Betrachtung verschiedener Lösungen
• Konstruktion als Variantenstudie und Aufbau der Vorzugsvariante
• Experimentelle Phase mit Test und Bestimmung der Einsatzgrenzen (prototypische Umsetzung) sowie Ableiten von Verbesserungsmaßnahmen
• Auswertung, Darstellung und Dokumentation der Ergebnisse in einer Arbeit

• Gute Konstruktionskenntnisse in CAD-Software
• Bastlerisches Geschick
• Selbstständiges und zuverlässiges Arbeiten

• Studentische Arbeit, sofern möglich in Vollzeit
• Starttermin: in Absprache
• Finanzierung: Vergütung nach HZDR-internen Regelungen

Die Schließung von Stoffkreisläufen ist eine der gesellschaftlichen Herausforderung unserer Zeit und die Voraussetzung für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Hierfür ist es notwendig, eine neue Generation adaptiver und entsprechend modularisierter Aufbereitungssysteme zu etablieren, die mit Hilfe von Industrie 4.0 flexibel Rohstoffe aller Art aus komplexen Materialströmen wie z. B. Elektronikschrott zurückgewinnen können. Das setzt eine konsequente Digitalisierung und die Anbindung adaptiver und flexibler Ressourcentechnologien voraus. Mit Hilfe der geplanten Zerkleinerungs- und Trennanlagen soll die Einsatzbreite verschiedener Technologien untersucht, verglichen und spezifiziert werden. Ein shuttlebasiertes Logistiksystem verbindet die unterschiedlichen verfahrenstechnischen Maschinen. Im Rahmen dieser Arbeit soll hierzu eine automatisierte Abkippvorrichtung für die Shuttles entwickelt und getestet werden.

Aufgabenpunkte der Arbeit:

• Recherche zum Stand der Technik, Vor- und Nachteilen sowie zur wirtschaftlichen Betrachtung verschiedener Lösungen
• Konstruktion von Konzepten und Aufbau einer Vorzugsvariant
• Experimentelle Phase (Test und Bestimmung der Einsatzgrenzen (prototypische Umsetzung), Ableiten von Verbesserungsmaßnahmen)
• Auswertung, Darstellung und Dokumentation der Ergebnisse

• Gute Kenntnisse in CAD-Anwendungen
• Bastlerisches Geschick
• Selbstständiges und zuverlässiges Arbeiten

Die Schließung von Stoffkreisläufen ist eine der gesellschaftlichen Herausforderung unserer Zeit und die Voraussetzung für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Hierfür ist es notwendig, eine neue Generation adaptiver und entsprechend modularisierter Aufbereitungssysteme zu etablieren, die mit Hilfe von Industrie 4.0 flexibel Rohstoffe aller Art aus komplexen Materialströmen wie z. B. Elektronikschrott zurückgewinnen können. Das setzt eine konsequente Digitalisierung und die Anbindung adaptiver und flexibler Ressourcentechnologien voraus. Mit Hilfe der geplanten Zerkleinerungs- und Trennanlagen soll die Einsatzbreite verschiedener Technologien untersucht, verglichen und spezifiziert werden. Ein shuttlebasiertes Logistiksystem verbindet die unterschiedlichen verfahrenstechnischen Maschinen. Im Rahmen dieser Arbeit soll hierzu eine automatisierte Abkippvorrichtung für die Shuttles entwickelt und getestet werden.

Aufgabenpunkte der Arbeit:

• Recherche zum Stand der Technik, Vor- und Nachteilen sowie zur wirtschaftlichen Betrachtung verschiedener Lösungen
• Konstruktion von Konzepten und Aufbau einer Vorzugsvariant
• Experimentelle Phase (Test und Bestimmung der Einsatzgrenzen (prototypische Umsetzung), Ableiten von Verbesserungsmaßnahmen)
• Auswertung, Darstellung und Dokumentation der Ergebnisse

• Gute Kenntnisse in CAD-Anwendungen
• Bastlerisches Geschick
• Selbstständiges und zuverlässiges Arbeiten

Focused ion beam induced deposition (FIBID) allows the high resolution 3D printing of insulating, conducting, semiconducting and superconducting nanostructures with nearly arbitrary shape. However, while being similar to focused electron beam induced deposition (FEBID) the physical processes are different enough that successful printing strategies from FEBID can not be transferred one to one to the FIBID process. FEBID 3D Algorithm for Stream File generation (F3AST) is a software package developed by our partners at the Vienna University of Technology (TU Wien) that has been successfully used to predict growth parameters for FEBID. The package is agnostic to the underlying charged particle technique and should be capable—potentially with some minor modifications—to also be used for the FIBID process.

The objective of this master thesis is to obtain calibration parameters for FIBID using the helium ion microscope (HIM). The HIM is a focused ion beam (FIB) technique that allows the imaging and fabrication of nanostructures with an optimum resolution in the sub-nanometer range. It utilizes a 0.5 nm wide focused beam of He ions to raster scan the surface. This beam of energetic (typically 10 keV to 30 keV) ions can be used for high resolution imaging and materials processing. After successful calibration of the model complex 3D nanostructures will be created to demonstrate the applicability of the
F3AST software for ion beam based 3D printing.

The researchers at the TU Wien will provide a modified version of the F3AST code able to generate input files for the FIBICS NPVE pattern generator. HIM and a W(CO)6 precursor gas will be used to grow simple 3D structures for the calibration of the software. HIM and scanning electron microscope (SEM) imaging will be used to obtain high resolution images of the nanostructures and extract the required geometrical parameters which will be feed to the F3AST software. Transmission electron microscope (TEM) investigations will be used to assess the composition of selected structures.
After successful completion of the calibration complex 3D structures will be grown and their fidelity will be qualitatively and where possible quantitatively evaluated.

Bachelor in Physics or Materials Science
Ability to work in a nanotechnology lab using delicate equipment
Ability to create simple scripts using python or similar languages
Presentation and office skills

You will be embedded in the ion induced nanostructures group (FWIZ-N) at the ion beam center (IBC) of the HZDR.

At Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), over 1,500 employees from more than 70 nations are conducting cutting-edge research in the fields of ENERGY, HEALTH, and MATERIALS to address the major challenges facing society today.
The Center for Advanced Systems Understanding (CASUS), founded in Görlitz in 2019, is a German-Polish interdisciplinary research center focusing on data-intensive digital systems.
CASUS offers student internships in a wide range of scientific fields. You are welcome to apply and join CASUS if you are interested in gaining knowledge in the following research areas:

• Theoretical Chemistry
• Earth System Science
• Systems Biology
• Digital Health
• Computational Radiation Physics
• Theory of complex systems
• Dynamics of Complex Living Systems
• Machine Learning for Infection and Disease

• Student in computer science, physics, chemistry, or related fields
• Student already enrolled at the university in Germany, Poland or Czech Republic (close exchange and attendance in the office preferable and combined with the moblie working from Germany combinable)
• Eager to learn new skills
• Strong motivation to work in a collaborative environment
• Preliminary experience in code development is an advantage
• Excellent communication skills in English and/or German or Polish

• A vibrant research community in an open, diverse and international work environment
• Scientific excellence and extensive professional networking opportunities
• A wide range of qualification opportunities
• We support a good work-life balance with the possibility of part-time employment, mobile working and flexible working hours
• Either an immediate start or a start in 2024 is possible

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.

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