PhD Position In The Development Of Life-like Materials That Learn, Remember, And Forget For Use In Soft Robotics

Aufgaben

• Synthese und Charakterisierung von Polyurethan-Elastomeren.
• Entwicklung von logischen Modellen für Gedächtnis und Lernen.
• Integration der Lernmaterialien in weiche Robotersysteme.

Fähigkeiten

• Ein Masterabschluss in Chemie, Materialwissenschaften oder verwandten Bereichen ist erforderlich.
• Erfahrungen in Polymer- und Materialcharakterisierung.
• Kompetenzen in der Anwendung standardisierter analytischer Methoden.

Diese Stellenanzeige wurde mit KI aus der Originalsprache Englisch übersetzt. Original ansehen

Über den Job

Materialwissenschaft und -technologie sind unsere Leidenschaft. Mit unserer Spitzenforschung leisten die rund 1.100 Mitarbeitenden der Empa wesentliche Beiträge zum Wohl der Gesellschaft für eine lebenswerte Zukunft. Die Empa ist eine Forschungseinrichtung des ETH-Bereichs.

PhD-Stelle zur Entwicklung lebensechter Materialien, die lernen, sich erinnern und vergessen können, für den Einsatz in der Softrobotik

In unserer Forschungsgruppe entwerfen wir mechanisch robuste, multi-responsive Polyurethan-Elastomere mit rückgratintegrierten molekularen Schaltern. Unser Ziel ist es, über konventionelle stimuli-responsive Materialien hinauszugehen, die lediglich zwischen vorgegebenen Zuständen wechseln, hin zu lebensechten Materialien, die wirklich lernen: Erinnerungen bilden, diese über die Zeit festigen, selektiv vergessen und ihr Verhalten durch Erfahrung anpassen, und das alles bei Beibehaltung mechanischer Eigenschaften in Industriequalität.

In diesem PhD-Projekt werden Sie semi-kristalline Polyurethan-Elastomere synthetisieren und charakterisieren, die rückgratintegrierte foto-, halo- und thermochrome molekulare Schalter enthalten, und untersuchen, wie deren Wechselwirkungen so gestaltet werden können, dass quantifizierbare Gedächtnis- und Lernverhalten erzeugt werden.

Ihre Aufgaben

• Synthese von Bibliotheken einzelner, doppelter und dreifacher Schalter-Polyurethane (Stenhouse-Salz, DASA und Spiropyran) durch Copolymerisation und postpolymerisationelle Funktionalisierung sowie Validierung der Rückgrat-Integration mittels NMR, GPC, DSC, DMA, Zugversuchen, UV-Vis-Spektroskopie und Pump-Probe-Charakterisierung.
• Entwurf und Charakterisierung synergetischer Schaltkaskaden (kooperative, konkurrierende und voneinander abhängige Pfade) mittels zeit- und räumlich aufgelöster Spektroskopie, gemusterter Beleuchtung sowie pH-/thermischer Stimuli.
• Entwicklung und Validierung von Logikkarten für Gedächtnisbildung, -konsolidierung und selektives Vergessen sowie Umsetzung dieser in Trainings-, Abruf- und Vergessenszyklen auf physischen Polymerfilmen und Bilayer-Aktuatoren.
• Mitwirkung bei der Integration lernfähiger Materialien in Soft-Roboter-Bilayer-Aktuatoren und gemeinsam mit dem Team Demonstration von Verhaltensanpassungen in autonomen Softrobotern.
• Zusammenarbeit mit internationalen Partnern

Ihr Profil

Der/die Kandidat/in sollte einen starken Hintergrund in Organischer Chemie, Polymerchemie, Materialwissenschaft oder einem eng verwandten Gebiet haben. Gesucht wird eine hochmotivierte, neugierige Person, die gerne an der Schnittstelle von synthetischer Chemie, Materialwissenschaft und Softrobotik arbeitet und sich in einem multidisziplinären, kollaborativen Umfeld wohlfühlt. Der/die PhD-Kandidat/in muss sehr gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift besitzen und einen Masterabschluss vorweisen. Er/sie wird an der Erstellung wissenschaftlicher Publikationen mitwirken und Daten auf nationalen und internationalen wissenschaftlichen Konferenzen präsentieren. Vorerfahrungen in einem oder mehreren der folgenden Bereiche sind erforderlich:

• Polymer-/Polyurethansynthese und -charakterisierung
• Molekulare Schalter (z. B. Fotochrome, halochrome oder thermochrome Systeme)
• Standardanalytische Methoden (NMR, UV-Vis, FTIR und verwandte Techniken)
• Thermomechanische Charakterisierung von Polymeren (DSC, DMA, Zugversuche) Erfahrung mit weichen Aktuatoren oder Softrobotiksystemen ist von Vorteil, aber nicht zwingend erforderlich.

Unser Angebot

Dieses Projekt ist Teil eines SNSF Ambizione-Stipendiums unter der Leitung von Dr. Livius F. Muff, angesiedelt in der Gruppe von Dr. Luciano Boesel an der Empa. Die Arbeit wird hauptsächlich an der Empa St.Gallen unter der direkten Betreuung von Dr. Livius F. Muff durchgeführt. Der/die Doktorand/in wird an der ETH Zürich (Prof. René Rossi, D-HEST) affiliiert sein.

Wir leben eine Kultur der Inklusion und des Respekts. Wir heissen alle Menschen willkommen, die sich für innovative, nachhaltige und sinnvolle Tätigkeiten interessieren – das ist, was zählt.

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