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Investigation of Chemical and Phase Equilibria in Systems Containing Formaldehyde

Campus Straubing: Measurement and modeling of chemical and phase equilibria.

Scientific work at the Laboratory for Chemical Process Engineering at the Campus Straubing:
Formaldehyde is a feedstock for the production of polyoxymethylene dialkyl ethers (OME), a synthetic fuel, which exhibit significantly cleaner combustion compared to petroleum-based diesel fuels.
For further improvement of the properties of OMEs, the process design of the underlying synthesis as well as process optimization a detailed model of the chemical and phase equilibria in the system is essential. The development of such a model requires experimental equilibria data, which currently do not exist. In this scientific work, the phase equilibria are to be examined using existing tests stands and established correlations are be adapted to fit the data.
The task profile includes a familiarization with the reaction system, the planning, preparation and execution of equilibria measurements as well as the adaptation of established correlations.

Kontaktperson: Lukas Winklbauer, lukas.winklbauer[ät]tum.de

Link: https://ctv.cs.tum.de/

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Bioraffinerie ReGasFerm:  Untersuchung des Adsorptionsvorhaltens an unterschiedlichen Einsatzstoffen zur selektiven Synthesegas-Reinigung

Im Rahmen des Projekts ReGasFerm wird ein nachhaltiges Biogasraffinerie-Konzept zur Herstellung von Grundchemikalien entwickelt. Dabei wird Synthesegas (Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff) durch die Flugstromvergasung von biogenen Reststoffen erzeugt und anschließend von acetogenen Mikroorganismen zu Grundchemikalien weiterverarbeitet. Diese können als Alternative zu fossilen Rohstoffen als nachhaltige Grundprodukte der Petrochemie eingesetzt werden. Zur Gewährleistung der erfolgreichen Gasfermentation, müssen toxische und stoffwechselhemmende Spurenstoffe aus dem Synthesegas entfernt werden, wobei stoffwechselunterstützende Stoffe im Gas verbleiben sollen. Dazu kann das Gas mittels unterschiedlicher Adsorbentien gereinigt werden. Im Zuge dieser Studienarbeit soll das selektive Abtrennungsverhalten mehrerer Synthesegasverunreinigungen (NH3, HCN, HCl, NOx und H2S) an unterschiedlichen Adsorbentien ermittelt werden. Dafür wird das Durchbruchsverhalten und die Beladungskapazität an einem eigens aufgebauten Adsorbentienteststand untersucht. Zur Gasanalyse wird ein Gasanalysator auf Basis der Laserspektroskopie eingesetzt. Eine beheizte Vakuumtechnologie ermöglicht die parallele Messung von allen relevanten Spurengasen in ppb-Bereich. Zusätzlich soll der Einfluss von Synthesegas- Hauptkomponeten (CO, H2, CO2) und von Wasserdampf auf den Adsorptionsprozess untersucht werden.

Interesse und Freude am Arbeiten in Labor und Technikum, Erfahrungen in der technischen Chemie, thermische Verfahrenstechnik sowie eigenständiges und ideenreiches Arbeiten sind erwünscht. Erste Erfahrungen mit MATLAB und LabView sind von Vorteil.

Kontaktperson: Philipp Leuter, philipp.leuter[ät]tum.de

Link: https://www.epe.ed.tum.de/es/forschung/projekte/regasferm/

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Shape the Future: Assessment of the Sustainability of Electric Cars

Climate Change. Sustainability. E-Mobility. These three topics are shaping the future of the automotive industry. Automobile manufacturers like Tesla, Daimler, BMW and Volkswagen advertise sustainable vehicles. But how sustainable are current vehicles? What materials are used? How can sustainability be quantified?
In this thesis you shall define Key Performance Indicators (KPI) to evaluate the sustainability of electric vehicles. The KPIs can include, for example, economic, environmental and social aspects. The aim is to identify, quantify and evaluate the relevant factors reaching from production to recycling. The KPIs shall be used to evaluate vehicles on the market in terms of their sustainability.
The master´s thesis can (but not limited to it) be written within the globalDrive Project.

GlobalDrive facilitates an interdisciplinary exchange with a partner university within and outside Europe in the context of a collaborative project. A team consisting of 2-3 Research Associates and 4-6 students collaborate with a team of our partner university consisting of comparable number of students. The focus of this program is on engineering design including prototyping. All participants are encouraged to submit a student thesis documenting their individual contribution. At the beginning of the project, the two student teams will develop a concept, which will be worked out in close cooperation. In the end, the results will be presented in Munich in a final event, where high-level representatives from the industry will be invited.

Within this project a holistic powertrain system approach is designed in order to optimize the conception process. This leads to a more time efficient process during design phase consid-ering independencies in an early stage. The ultimate aim of this model is to identify crucial vehicle and component parameters with high influence on defined objectives. Another aim is to enhance the development process by applying new technologies.

The work packages are the following:
– Literature research regarding the sustainability assessment of electric vehicles
– Definition of a holistic quantification of the sustainability of electric vehicles (KPI)
– Identification of materials used in electric vehicles
– Evaluate the sustainability of vehicles on the market
– Develop recommendations for research & development

If you are interested in the project, but you aren’t sure in which of the mentioned work pack-ages you fit the most, please don’t hesitate to contact us with your ideas. Please send an email to s4fm.ftm@ed.tum.de with your application form, your CV in addition to your bachelor’s and if available master’s performance records attached. Thank you!

Contact: Yasin Meral, yasin.meral@tum.de

Link: https://www.mos.ed.tum.de/ftm/lehre/internationale-studierendenprojekte/globaldrive-2022-2023/

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Weiterentwicklung einer mikrofluidischen Lab-on-a-chip Plattform
zur Untersuchung der metabolischen Aktivität von Mykobakterien
mittels Ramanspektroskopie

am Institut für Wasserchemie (IWC) / Lehrstuhl für analytische Chemie (TUM) in Kooperation mit der Abteilung für Infektions- und Tropenmedizin des Klinikums der LMU in Großhadern.

Projektbeschreibung:
 Die Tuberkulose ist einer der tödlichsten Infektionskrankheiten auf der Welt (1,3 Millionen Tote jährlich). Obwohl Antibiotika zur Verfügung stehen ist die Behandlung nicht nur sehr nebenwirkungsreich sondern auch sehr kostenintensiv
 Mikrofluidische Lab-on-a-chip Plattformen bieten die Möglichkeit Generationen von Bakterien auf Einzelzellebene beobachten zu können
 Ziel des Projekts: Untersuchung der metabolischen Aktivität von Mykobakterien auf Einzelzellebene mittels Stabilisotopen-Ramanspektroskopie
 Im Rahmen des Projekts wird ausschließlich mit Mycobacterium smegmatis (Bio2 Organismus) dem Modelorganismus für Mycobacterium tuberculosis (Erreger der Tuberkulose).
 Das Projekt bietet die Möglichkeit, Arbeitstechniken verschiedener Bereiche zu erlernen: von der Herstellung und Optimierung der PDMS-Chips über die Kultivierung von Bakterien (mit und ohne Antibiotika) bis hin zu Ramanspektroskopie


Dein Profil:
 Laufendes Masterstudium im Bereich Biologie, Chemie, Biochemie, Biotechnologie oder einer vergleichbaren Studienrichtung
 Großes Interesse an der thematischen Schnittstelle zwischen (Bio-)Chemie, Analytik und pharmazeutischer Mikrobiologie
 Eigeninitiative, Kreativität, Forschergeist, Teamfähigkeit & eine strukturierte, sorgfältige Arbeitsweise


Was wir bieten:
 Junges, motiviertes Forscherteam in einem kreativen akademischen Umfeld
 Spannendes, hochaktuelles Forschungsthema mit eigenen Gestaltungsmöglichkeiten innerhalb des Projekts
 Bereitstellung der finanziellen Mittel zur bestmöglichen Umsetzung des Projekts
 Flexible Arbeitszeiten
 Vermittlung interdisziplinärer Arbeitstechniken durch unser Team aus den verschiedensten naturwissenschaftlichen Fachbereichen (Chemie, Biologie, Physik, Medizin)
 Technisches Personal zur Unterstützung der Bakterienkultivierung
 Professionelles Betreuungsverhältnis
Eckdaten:
 Beginn der Masterarbeit: flexibel
 Zeitraum: 6 Monate
 Standort: Großhadern
 Offizielle Betreuer: Prof. Dr. Christoph Haisch (TUM), PD Dr. Andreas Wieser und Dr. AnnaCathrine Neumann-Cip (LMU)


Kontakt:
Interessiert? Dann stelle dich doch per E-Mail vor:
Neumann[ät]mvp.lmu.de

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Reaktionskinetische Untersuchung der O2-CO2-H2O-Vergasung von Biomassen zu H2 und CO

– Heterogene Reaktionskinetik zur Feststoffvergasung
– Experimente zur partiellen Oxidation (O2), Boudouard-Reaktion (CO2) und zur heterogenen Wassergas-Shift-Reaktion (H2O)
– Kinetische Auswertung nach Potenzansatz und LH-Ansatz
– Auswertung der Ergebnisse

Angesichts der klimabedingten Ressourcen- und Energiewende sowie der hohen Importabhängigkeit fossiler Rohstoffe, ist die Erschließung neuer und bisher ungenutzter, einheimischer Rohstoffe von größter Bedeutung. Eine vielversprechende Möglichkeit liegt in der Flugstromvergasung zur Umwandlung biogener Reststoffe zu hochqualitativem Synthesegas (H2 & CO), welches anschließend in IGCC-Kraftwerken verstromt oder in katalytischen Synthesen beispielsweise zu Methanol, FT-Produkten oder Chemikalien aus Biomassen umgewandelt werden kann. Um großtechnische Vergasungsanlagen modellieren und kommerziell realisieren zu können, ist die Kenntnis der Umwandlungskinetik in Abhängigkeit der Vergasungsmittel von großer Bedeutung. Vor allem unter Flugstrombedingungen (1600 °C, 50 bar) kommt es zu starken strukturellen Veränderung Koksstruktur, welche die observierte Reaktivität bestimmen. Hierzu werden im Rahmen des VERENA-Projektes (https://www.epe.ed.tum.de/es/forschung/projekte/verena/) mit Hilfe einer Hochdruck-Thermowaage (HP-STA TGA) die partielle Oxidation (O2), die Boudourd-Reaktion (CO2) und die heterogene Wassergas-Shift-Reaktion (H2O) von Pyrolysekoksen kinetisch untersucht.

Ziel dieser Arbeit ist die Bestimmung der Modellparameter der Reaktionsmodelle nach Potenzansatz und nach dem Langmuir-Hinshelwood-Ansatz. Dabei sollen für die jeweiligen Vergasungsmittel die Temperaturabhängigkeit und die Partialdruckabhängigkeit ermittelt werden. Die Ergebnisse sind anschließend mit der Literatur zu vergleichen und schriftlich festzuhalten.

Arbeitspakete:
– Einarbeitung in die Flugstromvergasung
– Experimente zur partiellen Oxidation (O2), Boudouard-Reaktion (CO2) und zur heterogenen Wassergas-Shift-Reaktion (H2O)
– Kinetische Studie zur Vergasung (Hochdruck-Thermowaage)
– Dokumentation der Arbeiten

Voraussetzungen:
– Interesse und Spaß an der Rohstoff- und Energiewende
– Selbstständige, teamorientierte und zuverlässige Arbeitsweise
– Experimentelle Vorerfahrung von Vorteil
– Kenntnisse zur Reaktionsmodellen von Vorteil

Kontaktperson: Weiss Naim, M. Sc., weiss.naim[ät]tum.de

Link: https://www.fsmb.de/fsmb/service/basama-hiwi/entry/20166/

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Diverse Stellenausschreibungen zum Thema Oberflächenphysik

Dr. rer. nat. Physik / Dr.-Ing. (m/w/d) Halbleitertechnologie & Prozessentwicklung

Optik, Nanotechnologie, Lithographie, Oberflächenstrukturierung, Festkörperphysik
Für unseren renommierten Kunden suchen wir einen zielstrebigen und dynamischen Physiker / Materialwissenschaftler / Nanowissenschaftler / Ingenieur (m/w/d) mit technischem oder physikalischem Schwerpunkt für den Bereich der Mikrostrukturierung und mechanischen Präzisionsbearbeitung. Hierbei handelt es sich um eine Festanstellung im Rahmen einer Direktvermittlung im Umkreis von 80 Kilometern um Stuttgart. Technologisch anspruchsvoll: dafür steht das Unternehmen. Hier haben Sie individuelle und vielfältige Möglichkeiten Verantwortung zu übernehmen und sich stetig weiter zu entwickeln.

Dr. rer. nat. Physik – Vakuumtechnologie (UHV) & Elektronenoptik / Ionenoptik (m/w/d)

Forschung & Entwicklung, Oberflächenbearbeitung, Oberflächenanalytik, Spektroskopie, Nanotechnologie
Für unseren renommierten Kunden aus dem Hochtechnologiesektor suchen wir einen zielorientierten Physiker / Nanotechnologen / Materialwissenschaftler (m/w/d), der sein Know how im Bereich Prozessentwicklung hinsichtlich der Bearbeitung von hochgenauen Optiken in einem anwendungsnahen Forschungs- und Entwicklungsumfeld einbringen und weiterentwickeln möchte. Hierbei handelt es sich um eine Festanstellung im Rahmen einer Direktvermittlung im Umkreis von 80 Kilometern um Stuttgart.

Physiker / Materialwissenschaftler – Dünnschichttechnik & Oberflächenphysik (m/w/d)

Forschung & Entwicklung, Beschichtungstechnologie, PVD, Nanostrukturtechnik, (UHV) Anlagentechnologie
Für unseren renommierten Kunden aus dem Hochtechnologiesektor suchen wir einen engagierten Physiker / physikalischen Chemiker / Materialwissenschaftler (m/w/d), der sein Know-how im Bereich Prozessentwicklung Beschichtungtechnologie in einem anwendungsnahen Forschungs- und Entwicklungsumfeld einbringen und weiterentwickeln möchte. Hierbei handelt es sich um eine Festanstellung im Rahmen einer Direktvermittlung im Umkreis von 80 Kilometern um Stuttgart.

Materialwissenschaftler / Experte Oberflächentechnik – Galvanik & PVD (m/w/d)

Forschung & Entwicklung, Beschichtungstechnologie, Sputtern, Analytik, (UHV) Anlagentechnologie
Für unseren renommierten Kunden aus dem anwendungsnahen Forschungs- und Technologieumfeld suchen wir einen engagierten Materialwissenschaftler / Oberflächentechnologe / Naturwissenschaftler (m/w/d), der seine fachliche Expertise im Bereich der Prozessentwicklung einbringen und weiterentwickeln möchte. Hierbei handelt es sich um eine Festanstellung im Rahmen einer Direktvermittlung im Umkreis von 80 Kilometern um Stuttgart. Technologisch anspruchsvoll: dafür steht das Unternehmen. Hier haben Sie individuelle und vielfältige Möglichkeiten Verantwortung zu übernehmen und sich stetig weiter zu entwickeln.

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Student thesis (B.Sc/M.Sc) or internship in the field of Biosensor Engineering

The Cell Engineering research group at Helmholtz Munich (situated at the Institute of Biological and Medical Imaging (IBMI)) is seeking a motivated internship, bachelor or master student with an interest in protein engineering and molecular biology to help drive the development of novel protein-based biosensors for optical imaging to advance research in such diverse fields as cancer biology and neurobiology.

If you are interested in:
       High-throughput screening-based and rational (computational) protein engineering to merge innovative functions onto a single protein scaffold.
       Novel techniques for biomedical deep tissue imaging – especially, fluorescence and optoacoustic imaging (OA).
       Using protein biosensors for functional imaging of ions and small molecules in cancer and neurobiology.
       Protein biophysics and photophysics (i.e., fluorescence, spectroscopy, structural and chemical biology for molecular mechanism elucidation).

We offer:
       Interdisciplinary and international work environment
       Cutting edge methods at the border between biology, chemistry and physics.
       Individual supervision fostering skills for critical and independent work
       A career jumpstart at a leading research institute
       A topic with high chances of future scientific outcomes (e.g., publications).

Your tasks:
In this project you will make chimeric proteins and characterize them for their optical & optoacoustic properties. Specific tasks might include:
       Computational structural analysis and protein design
       Molecular cloning using standard techniques e.g., Gibson Assembly.
       Protein expression and purification using chromatography.
       Characterization using fluorescence/ UV-VIS spectroscopy and OA tomography
       Data evaluation and report in exchange with your supervisors

Your profile:
       You are enrolled in a Bachelor’s or Master’s in Biochemistry, Molecular Biology, Microbiology or similar.
       You are proficient in English
       The laboratory work for a thesis or internship should be conducted for a minimum duration of 3 months

Apply:
       Send a brief letter of motivation and your transcript of records (including current academic situation), in English and in a single PDF file, via email to Dr. Andre C. Stiel (andre.stiel[ät]helmholtz-muenchen.de). Please indicate “Student thesis (B.Sc/M.Sc) or internship in the field of Biosensor Engineering” in the subject line.

Link: https://www.helmholtz-munich.de/ibmi/laboratories/cell-engineering/index.html

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Synthesegas-Bioraffinerie: Untersuchung der Koksstruktur während der Biomasse-Flugstromvergasung

Kurzbeschreibung: Circular Economy, Synthesegas-Bioraffinerie, Biomassepyrolyse /-vergasung, Experimentelle Versuche, Charakterisierung der Koksstruktur

Beschreibung: Angesichts der klimabedingten Ressourcen- und Energiewende sowie der hohen Importabhängigkeit fossiler Rohstoffe, ist die Erschließung neuer und bisher ungenutzter, einheimischer Rohstoffe von größter Bedeutung. Eine vielversprechende Möglichkeit liegt in der Flugstromvergasung biogener Reststoffe zu hochqualitativem Synthesegas (H2 & CO), welches anschließend in katalytischen Synthesen beispielsweise zu Methanol, FT-Produkten oder Chemikalien umgewandelt werden kann. Um großtechnische Vergasungsanlagen kommerziell realisieren zu können, ist die Kenntnis und ein tiefes Verständnis der Koksstruktur von großer Bedeutung, welche stark von den pyrolytischen Reaktionsbedingungen abhängt. Vor allem unter Flugstrombedingungen (1600 °C, 50 bar) kommt es zu starken strukturellen Veränderung der physikalischen und chemischen Struktur. Mit Hilfe eines Drahtnetzreaktors kann die Flüchtigenfreisetzung/Pyrolyse in einem Flugstromreaktor unter hohen Heizraten bis zu 5000 K/s nachgebildet werden. 

Ziel dieser Arbeit ist die Aufdeckung der Koksstruktur unter Flugstrombedingungen. Hierbei sollen Pyrolyseversuche bei Bedingungen von bis zu 1200 °C und 20 bar durchgeführt und ausgewertet werden. Der resultierende Biokoks ist anschließend mit ex-situ Charakterisierungsmethoden wie XRD, ATR-IR, Raman, usw. eingehend zu analysieren. Dabei sind die Einflüsse der Temperatur, des Druck und der Haltezeit auf die Struktur zu bestimmen. 

Arbeitspakete:
– Literaturstudie zur Flugstromvergasung und zur Charakterisierung von Biokokse
– Durchführung und Auswertung von Pyrolyseversuchen im Drahtnetzreaktor
– Strukturelle ex-situ Charakterisierung mittels XRD, ATR-IR, Raman, NMR, SEM-EDX, usw.
– Dokumentation der Arbeiten

Voraussetzungen:
– Spaß an Circular Economy / Nachhaltigkeit
– Spaß an Experimentelle Tätigkeiten
– Selbstständige Arbeitsweise und Eigenverantwortung

Kontaktperson: Weiss Naim, M. Sc., weiss.naim[ät]tum.de

Link: https://www.fsmb.de/fsmb/service/basama-hiwi/entry/18969/

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Predicting Direct Protein Interactions Using Transfer Learning

Master Thesis at Max Planck Institute of Biochemistry

Summary

The Cellular and Molecular Biophysics lab (Prof. Petra Schwille) at the Max Planck Institute of Biochemistry is offering a Master thesis in the fields of Biophysics/Bioinformatics/Data Science. In this highly independent project you will build a Deep Learning model predicting direct physical interactions between proteins. You will combine pre-trained state-of-the-art protein language models with GNNs on graph representations of protein structures and validate and improve the model with explainable AI algorithms. You will be supervised 1:1 by a PhD student and have access to the HPC systems of the Max Planck Society. Ideally you will start in mid-September or early October, but other dates are possible. Previous knowledge in Deep Learning and programming in Python is recommended. Supervision is offered in German or English.

Contact

Lab: https://www.biochem.mpg.de/schwille

Supervisor: https://www.biochem.mpg.de/6317372/frohn_bela

Application: bfrohn[ät]biochem.mpg.de

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Masterarbeit (m/w/d) am Lehrstuhl für Hydrogeologie

Der Lehrstuhl für Hydrogeologie sucht eine Masterandin (m/w/d) mit Bachelor in Geowissenschaften oder Chemie (oder verwandten Feld). Thema der Arbeit wird die Untersuchung der Calcitaufwachskinetik mittels einer Quartz Crystal Microbalance (QCM) sein.

Beschreibung: Um die Effizienz von Geothermieanlagen zu erhöhen, ist ein umfassendes Monitoring der in den Anlagen auftretenden Scalings (Mineralablagerungen, hier: Calciumcarbonat (CaCO3)) notwendig. Hierfür muss ein Verständnis für den zugrundeliegenden Prozess erlangt werden, der die Kinetik der Bildung von Calciumcarbonatkristallen unter dynamischen Bedingungen umfasst. Um dem näher zu kommen, soll im Labormaßstab ein Versuchsaufbau mit einer QCM umgesetzt werden. Das Projekt beinhaltet, neben der Literaturrecherche und der (Mit-)Arbeit am Aufbau des Experiments, die Durchführung dessen und die Auswertung der erhaltenen Daten. Ziel ist es, diejenigen Faktoren zu bestimmen, welche den Scalingprozess beeinflussen.

Die Bewerberin sollte Freude am experimentellen Arbeiten im Labor und Interesse an den Themen Analytik und anorganischer Chemie sowie Geothermie mitbringen.

Kontaktperson: Lilly Zacherl, lilly.zacherl[ät]tum.de