Interesse am Thema Weiche Materie? Im Masterstudium Physik in Halle (Saale) seid Ihr richtig

Ihr seid Bachelorstudenten in Physik und überlegt, wie es im Masterstudium weitergehen soll? Am Institut für Physik an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg könnt Ihr Euer Studium fortsetzen und Euch dabei in die Welt der Polymere vertiefen.

… sucht Euch ein Thema rund um Polymere aus und nutzt die Möglichkeiten.

Die Uni in Halle an der Saale ist inzwischen einer der wichtigen Standorte für die Erforschung von Polymeren in Deutschland. Ein großer Sonderforschungsbereich existiert zu diesem Thema zur Zeit an der Naturwissenschaftlichen Fakultät II der Universität. Mit anderen Worten, die Forschung hier ist richtig gut und wird mit mehreren Millionen Euro pro Jahr gefördert. Aber was habt Ihr als angehende Masterstudenten  davon?

Jede Menge: Schreibt Euch in Halle in der Physik ein, sucht Euch ein Thema rund um Polymere aus und nutzt die Möglichkeiten.

Infos zur Einschreibung an der MLU findet Ihr hier. Bewerbt Euch doch einfach jetzt direkt über das Bewerbungsportal der MLU oder bis spätestens 31. August für das kommende Wintersemester. 

PS: Im Masterstudium Physik könnt Ihr natürlich auch noch andere Vertiefungsrichtungen wählen.

Die (Polymer-)Kette macht den Unterschied

Atome und kleine Moleküle sind Euch durch das Bachelorstudium vertraut geworden. Im kondensierten Zustand gibt es eine Nahordnung, in Kristallen kommt noch eine Fernordnung hinzu und die theoretische Beschreibung klappt auch ganz gut. Schmilzt der Festkörper, verlieren die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen ihre Wirkung und die Fernordnung geht verloren. Was passiert jedoch in einem Kristall der aus langen Molekülketten aufgebaut ist?

…diese Ketteneigenschaft der Polymere verändert […] das Verhalten vielseitig …

Allein durch diese Ketteneigenschaft der Polymere verändert sich das Verhalten vielseitig und ist Gegenstand aktueller Polymerforschung weltweit. So können Polymer z.B. nicht vollständig kristallisieren und es bilden sich fest-flüssige Komposite. Die mechanischen Eigenschaften vieler Kunststoffe sind durch diese Struktur bestimmt.
Welche Mechanismen hinter der Strukturbildung stehen, lernt Ihr natürlich während Eures Studiums.

Polymer- und Biophysik: Ziel des Studiums

Im Masterstudium erweitert und vertieft Ihr Euer Wissen aus dem Bachelorstudium. Weiterführende Vorlesungen in Experimental- und Theoretischer Physik helfen Euch Phänomene und die zugrundeliegenden Mechanismen besser zu verstehen. Wählt Ihr die Vertiefungsrichtung „Weiche Materie: Polymer- und Biophysik“ erlernt Ihr während des Studiums die Grundlagen

  • zur physikalischen Beschreibung
  • der wichtigsten Methoden zur Analytik
  • für Untersuchung von Struktur und Dynamik

von makromolekularen Systemen. Ihr werdet in Kontakt mit der Forschung auf dem Gebiet der Polymer- und Biophysik kommen und Euch im Laufe der zwei Jahre in Forschungsthemen einarbeiten und Eure Ergebnisse präsentieren. Ganz so wie im Labor der AG Experimentelle Polymerphysik auf dem obigen Bild wird Eure Präsentation natürlich nicht ablaufen.

Themen synthetische Polymere

  • Teilkristalline und supramolekulare Polymere
  • Simulation der Kristallisation
  • Polymere auf Oberflächen
  • Selbstheilende Polymere
  • Materialien für organische Solarzellen
  • Wechselwirkung von synthetischen Polymeren mit Lipidmembranen
  • Polymernetzwerke (Quellung von Elastomeren)

Themen biologische Polymere

  • Faltung, Dynamik und Stabilität von Proteinen
  • Kataraktbildung (Grauer Star)
  • Simulation der Strukturbildung von Amyloiden

Weiterführende Details findet Ihr auch in den aktuellen Stundenplänen und dem Modulhandbuch

Trefft engagierte Wissenschaftler in Forschung und Lehre

Die insgesamt vier Fachgruppen im Bereich Weiche Materie am Insitut fuer Physik, in Verbindung mit vier weiteren kooperierenden Arbeitsgruppen am Institut fuer Chemie und drei ausserhalb der Fakultät am Standort Halle (Saale) sind deutschlandweit etwas Besonderes. Die Physikprofessuren behandeln die Themen Experimentelle Polymerphysik, Kernresonanzspektroskopie (NMR), Theoretische Polymerphysik und Biophysik.

… einführenden und weiterführenden Themen zur Physik der Proteine und synthetischen Polymere …

Alles in allem forschen mehr als 40 Postdocs, Doktoranden, Master- und Bachelorstudenten an aktuellen Fragestellungen der Polymer- und Biophysik. Ob dabei biologische Polymere (Proteine) oder synthetische Polymere untersucht werden, hängt von der Arbeitsgruppe ab. Die Professoren bieten eine breite Palette an einführenden und weiterführenden Themen zur Physik der Proteine und synthetischen Polymere in ihren Vorlesungen für Euch an.

Polymere bilden vielfach Strukturen auf der Nanoskala aus. Die Fachgruppe Experimentelle Polymerphysik untersucht die entsprechenden Mechanismen der Selbstorganisation (Mikro- und Nanophasenseparation) und entwickelt Methoden um wohldefinierte nanostrukturierte Materialien zu erzeugen. Ein Schwerpunkt der Forschung ist die Untersuchung von Kristallisationsprozessen in Polymeren. Polymere kristallisieren nur unvollständig und bilden teilkristalline Materialien. Ziel ist es, die dahinterstehenden molekularen Mechanismen zu verstehen und quantitativ zu beschreiben. Dies ist z. B. von großer Wichtigkeit für elektrisch leitfähige Polymere. Die teilkristalline Struktur bestimmt dabei wesentlich die elektrischen Eigenschaften, welche für die organische Photovoltaik eine wichtige Rolle spielen.
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In der Fachgruppe Kernresonanzspektroskopie werden moderne Techniken der kernmagnetischen Resonanz und anderer Spektroskopiemethoden eingesetzt. Mittels dieser Techniken wird die Struktur und die molekulare Beweglichkeit in modernen Funktionsmaterialien auf Basis von Polymeren (Kunststoffen und Biopolymeren) oder Flüssigkristallen untersucht. Der Schwerpunkt liegt auf der Grundlagenforschung. Hinzu kommen industriell relevante Fragestellungen, insbesondere im Bereich Gummimaterialien, z.B. für Reifenanwendungen.
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Das Design neuer polymerbasierter Materialien erfordert das Verständnis der Struktur und Dynamik auf der molekularen Skala. Die Computersimulationen der Fachgruppe Theoretische Polymerphysik liefern die benötigten Einblicke in die molekularern Prozesse. Verwendet werden hierfür chemisch realistische und vergröberte Modelle. Die Hierarchie von Längen- und Zeitskalen in den komplexen molekularen Architekturen erfordert eine Modellierung mit Hilfe von Multiskalen-Ansätzen. Die Arbeitsgruppe entwickelt hierfür Modelle und Methoden für effiziente Molekulardynamik und Monte-Carlo-Simulationen. Schon ein einzelnes Biopolymer kann phasenübergangsähnliche Phänomene, wie Proteinfaltung, zeigen. Die Suche nach einem grundlegenden Verständnis dieses Phänomens aus Sicht der Statistischen Physik verbindet Polymertheorie mit Biophysik und Biologie.
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Die Fachgruppe Biophysik beschäftigt sich mit hochauflösender NMR-Spektroskopie von Biomolekülen, der biophysikalischen Charakterisierung der Proteinfaltung sowie mit zeitaufgelöster NMR-Spektroskopie zur Untersuchung von Proteinreaktionen. Mit diesen Methoden versuchen wir die Strukturbildung sowie die Struktur- und Dynamik-Wirkungsbeziehung von Proteinen und ihren Zielmolekülen zu verstehen.
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Sei Teil unseres Forschungszentrums: interdisziplinär und von überregionaler Bedeutung

Die Polymerphysik in Halle hat gemeinsam mit dem Institut für Chemie uPhysik-Logo SFB TRR 102 4c s_graumfangreiche Förderung bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) eingeworben.

Die entsprechend gute Ausstattung könnt auch Ihr […] während der Praktika und der Masterarbeit […] nutzen.

Die finanzielle Unterstützung eines Sonderforschungsbereichs (SFB/TRR 102) in Millionenhöhe ist gleichzeitig auch eine Würdigung unserer Forschungsideen. Dies gab und gibt uns die Möglichkeit zusätzliche Mess- und Rechentechnik zu beschaffen. Die entsprechend gute Ausstattung könnt auch Ihr als Masterstudenten während der Praktika und der Masterarbeit in den einzelnen Arbeitsgruppen nutzen.

Die folgenden experimentellen und theoretischen Methoden kommen bei der Untersuchung der verschiedenen Polymere zum Einsatz.

  • Rheologie
  • Röntgenbeugung (SAXS, WAXS)
  • Kernspinresonanz (Festkörper/flüssig)
  • Kalorimetrie
  • Monte-Carlo- und Molekulardynamik-Simulationen
  • Fluoreszenzspektroskopie
  • Rasterkraftmikroskopie (AFM)

Messaufenthalte an Synchrotrons z.B. in Grenoble am ESRF stehen auch auf dem Programm. Weiterführende Informationen zum Sonderforschungsbereich SFB/TRR 102 „Polymere unter Zwangsbedingung“ gibt es hier.

Noch kein Doktorand und doch schon dabei sein – das Graduiertenkolleg für Polymere

Das nötige Engagement und gute Noten vorausgesetzt, könnt Ihr an Veranstaltungen teilnehmen, die speziell auf Doktoranden zugeschnitten sind.

… wissenschaftlichen Intensivkurs oder […] Präsentationskurs …

Ob Ihr den wissenschaftlichen Intensivkurs zur Röntgenstreuung oder zur NMR oder doch lieber den Präsentationskurs wählt, liegt dann bei Euch. Ihr wollt mehr über das integrierte Graduiertenkolleg „Polymere. Mehr als nur Zufallsknäuel“ erfahren? Dann informiert Euch hier.

Gut vorbereitet auf dem Weg zur Promotion und in die Industrie

Falls die Polymerforschung es Euch angetan hat, könnt Ihr Euch im Anschluss an Eure Masterarbeit um eine Promotionsstelle bewerben. Für „alte Hasen“ in der Polymerforschung wie Euch stehen die Chancen dann sehr gut. Sprecht dafür am besten mit Eurem Betreuer bzw. Betreuerin der Masterarbeit.

Wollt Ihr direkt in die Industrie einsteigen, stehen Euch alle Wege offen. Als Physiker habt Ihr eine breite Ausbildung und seid dadurch in vielen Bereichen einsetzbar.

Häufig gestellte Fragen

Verbaue ich mir als Polymer-Spezi nicht den Weg in andere Gebiete der Physik?

Jeder Physikstudierende bekommt eine breit gefächerte Ausbildung, so dass Euch nach dem Studium alle Türen offen stehen. Die in Richtung Polymere steht halt nur ein Stück offener.

Synthetisch oder Bio?

Wir können hier in Halle beides. Der Ursprung der Polymere die Ihr untersuchen werdet, hängt von Eurem Thema ab, welches Ihr Euch aussucht. Die Mechanismen, die es zu ergründen gibt, sind jedoch oft sehr ähnlich.
Und nein, hier nochmal ganz klar gesagt, es geht hier nicht ums nächste Essen. Das findet Ihr in der Mensa gleich nebenan.

Beende ich mein Studium nach der  Masterarbeit mit dem “Master of Science”?

Kurz und knapp, ja, Euer Abschluss ist der “Master of Science”. Nach der Aufwärmphase kommt die Masterarbeit in einer der Fachgruppen. Wählt ein interessantes Thema und nach der Abgabe der Arbeit und Verteidigung fühlt Ihr Euch garantiert wie ein “Master of Science“ im Polymeruniversum.