PhD-Position in der Entwicklung lebensnaher Materialien, die lernen, sich erinnern und vergessen, für den Einsatz in der Soft-Robotik

Materialwissenschaft und -technologie sind unsere Leidenschaft. Mit ihrer Spitzenforschung leisten die rund 1,100 Mitarbeitenden der Empa wesentliche Beiträge zum Wohlergehen der Gesellschaft für eine lebenswerte Zukunft. Die Empa ist eine Forschungseinrichtung des ETH Domain.

In unserer Forschungsgruppe entwickeln wir mechanisch robuste, multi-responsive Polyurethan-Elastomere mit in das Rückgrat integrierten molekularen Schaltern. Unser Ziel ist es, über herkömmliche stimuli-responsive Materialien, die lediglich zwischen vordefinierten Zuständen umschalten, hin zu lebensnahen Materialien zu gelangen, die tatsächlich lernen: Erinnerungen bilden, diese im Laufe der Zeit konsolidieren, selektiv vergessen und ihr Verhalten durch Erfahrung anpassen, während sie gleichzeitig mechanische Eigenschaften in kommerzieller Qualität beibehalten.

In diesem PhD-Projekt werden Sie semi-kristalline Polyurethan-Elastomere synthetisieren und charakterisieren, die in das Rückgrat integrierte photo-, halo- und thermochrome molekulare Schalter enthalten, und untersuchen, wie deren Wechselwirkungen so gestaltet werden können, dass quantifizierbare Gedächtnis- und Lernverhalten entstehen.

Ihre Aufgaben ###

• Synthese von Bibliotheken aus Single-, Dual- und Triple-Switch-Polyurethanen (Stenhouse salt, DASA und Spiropyran) mittels Copolymerisation und Post-Polymerisations-Funktionalisierung sowie Validierung der Rückgrat-Integration mittels NMR, GPC, DSC, DMA, Zugversuch, UV-Vis-Spektroskopie und Pump-Probe-Charakterisierung.
• Design und Charakterisierung synergistischer Schaltkaskaden (kollaborative, kompetitive und interdependenten Pfade) unter Verwendung von zeitaufgelöster und räumlich aufgelöster Spektroskopie, gemustertem Licht und pH-/thermischen Stimuli.
• Entwicklung und Validierung von Logik-Maps für die Gedächtnisbildung, Konsolidierung und das selektive Vergessen und deren Übersetzung in Trainings-Recall-Vergessen-Zyklen auf physischen Polymerfilmen und Bilayer-Aktuatoren.
• Beitrag zur Integration von Lernmaterialien in Soft-Robotic-Bilayer-Aktuatoren und Demonstration der Verhaltensanpassung in autonomen Soft-Robotern gemeinsam mit dem breiteren Team.
• Zusammenarbeit mit internationalen Partnern

Ihr Profil ###

Der Kandidat sollte über einen fundierten Hintergrund in Organischer Chemie, Polymerchemie, Materialwissenschaft oder einem eng verwandten Bereich verfügen. Wir suchen eine hochmotivierte, neugierige Person, die gerne an der Schnittstelle zwischen synthetischer Chemie, Materialwissenschaft und Soft-Robotik arbeitet und sich in einem multidisziplinären, kollaborativen Umfeld wohlfühlt. Der PhD-Kandidat muss über sehr gute Kenntnisse der englischen Sprache in Wort und Schrift verfügen und einen Master-Abschluss besitzen. Er/Sie wird am Verfassen wissenschaftlicher Publikationen und am Präsentieren von Daten auf nationalen und internationalen wissenschaftlichen Konferenzen mitwirken. Vorerfahrung in einem oder mehreren der folgenden Bereiche ist erforderlich:

• Polymer-/Polyurethan-Synthese und -Charakterisierung
• Molekulare Schalter (z. B. photochrome, halochrome oder thermochrome Systeme)
• Standard-Analysemethoden (NMR, UV-Vis, FTIR und verwandte Techniken)
• Thermomechanische Charakterisierung von Polymeren (DSC, DMA, Zugversuch)

Erfahrung mit Soft-Aktuatoren oder Soft-Robotic-Systemen ist ein Plus, aber nicht erforderlich.

Unser Angebot ###

Dieses Projekt ist Teil eines SNSF Ambizione Grants unter der Leitung von Dr. Livius F. Muff, angesiedelt in der Gruppe von Dr. Luciano Boesel bei der Empa. Die Arbeit wird primär bei der Empa St.Gallen unter der direkten Aufsicht von Dr. Livius F. Muff durchgeführt. Der PhD-Student wird an der ETH Zürich (Prof. René Rossi, D-HEST) angeschlossen.

Wir leben eine Kultur der Inklusion und des Respekts. Wir begrüßen alle Menschen, die an innovativen, nachhaltigen und sinnvollen Aktivitäten interessiert sind – das ist es, was zählt.

Wir freuen uns auf Ihre vollständige Online-Bewerbung inklusive Motivationsschreiben, CV, Zeugnissen, Diplomen und den Kontaktdaten von zwei Referenzpersonen. Bitte reichen Sie diese ausschließlich über unser Jobportal ein. Bewerbungen per E-Mail und per Post werden nicht berücksichtigt.

Sarah Stüdli, Bereichspersonalleiterin / HR Partner

Fragen? ###

Dr. Livius Muff
Postdoc
Biomimetic Membranes and Textiles