SmartHiTS-hanke | YBCO-johdinarkkitehtuuri, FEM-simulointi ja ennakoiva suunnittelu

Fysiikan ja tähtitieteen laitos hakee määräaikaista tutkijatohtoria Suomen Akatemian rahoittamaan Smart Self-Protecting High-Temperature Superconducting Wires (SmartHiTS) -hankkeeseen. Tutkija kehittää elementtimenetelmä- ja monifysiikkamalleja luontaisesti turvallisempien korkean lämpötilan suprajohteiden ja -kelojen suunnittelun tueksi.

Työsuhde on kahden vuoden määräaikainen tehtävä, mikä vastaa hankkeen pääasiallisten mallinnustehtävien arvioitua kestoa. Tehtävä alkaa mahdollisimman pian tai sopimuksen mukaan.

SmartHiTS-hanke

Korkean lämpötilan suprajohteet, kuten YBa₂Cu₃O₇₋δ (YBCO), mahdollistavat kompaktit ja energiatehokkaat magneetit fuusioreaktoreihin, hiukkaskiihdyttimiin, magneettikuvaukseen ja energian varastointijärjestelmiin. Suprajohtavuuden äkillinen menetys (quench) voi kuitenkin aiheuttaa nopeaa ylikuumenemista ja kelan vakavan vaurioitumisen. SmartHiTS-hankkeessa kehitetään itseään suojaavia YBCO-nauhoja, joiden mikrorakenne ja johdinarkkitehtuuri suunnitellaan hallitsemaan ja lieventämään quench-ilmiötä.

Hanke yhdistää mikroskooppiset materiaaliominaisuudet makroskooppiseen quench-dynamiikkaan ohutkalvokasvatuksen, edistyneen karakterisoinnin, kryogeenisten mittausten, monifysiikkamallinnuksen ja prototyyppien validoinnin avulla. Hankkeessa tutkitaan erilaisia YBCO-mikrorakenteita ja virranjakorakenteita (current diverters), kehitetään ennustavia FEM- ja koneoppimiseen perustuvia sijaismalleja sekä tuetaan prototyyppinauhojen skaalausta yhteistyökumppaneiden kanssa.

Tehtävä ja tutkimuksen painopiste

Tutkijatohtori vastaa hankkeen FEM- ja monifysiikkasimulaatioista tiiviissä yhteistyössä kokeellisten tutkijoiden kanssa. Tavoitteena on kehittää ja validoida malleja, jotka osoittavat, miten materiaaliominaisuudet, rajapinnat ja johdinarkkitehtuurit vaikuttavat quench-ilmiön käynnistymiseen, virran uudelleenjakautumiseen, lämmön etenemiseen ja suojauksen toimintaan.

Tehtävä on keskeinen hankkeen mallinnustyöpaketissa ja yhdistää sen virranjakorakenteiden kokeelliseen kehittämiseen sekä prototyyppitason validointiin. Tutkija toimii myös hankkeen pääasiallisena tieteellisenä yhteyshenkilönä Quanscient Oy:n suuntaan ja osallistuu kansainväliseen yhteistyöhön.

Keskeiset tehtävät

• FEM- ja monifysiikkamallien kehittäminen, toteuttaminen ja dokumentointi YBCO-korkean lämpötilan suprajohdenauhojen ja -kelojen quench-käyttäytymiselle;
• mallien parametrointi ja validointi hankkeen kokeellisissa työpaketeissa tuotetun aineiston avulla;
• virranjakorakenteiden simulointi;
• quench-ilmiön ehkäisevien tai sen seurauksia vähentävien johdin- ja lanka-arkkitehtuurien tunnistaminen;
• simulaatiotulosten analysointi, epävarmuuksien ja rajoitusten määrittäminen sekä tulosten muuntaminen kokeellisesti testattaviksi suunnittelusuosituksiksi;
• tiivis yhteistyö kokeellisten tutkijoiden ja prototyyppikumppaneiden kanssa mallien kehittämisen ja validoinnin aikana;
• toimiminen hankkeen pääasiallisena tieteellisenä yhteyshenkilönä Quanscientin suuntaan;
• korkeatasoisten tieteellisten julkaisujen laatiminen ja tulosten esittäminen kansainvälisissä kokouksissa; sekä
• osallistuminen soveltuvin osin väitöskirja- ja maisteriopiskelijoiden ohjaukseen.

Odotetut tulokset

• validoidut FEM- ja monifysiikkamallit, jotka yhdistävät YBCO:n materiaaliparametrit ja johdinarkkitehtuurin quench-käyttäytymiseen;
• suunnitteluperiaatteet ja optimoidut suprajohtavat lankarakenteet quench-ilmiön ehkäisyyn, lieventämiseen ja itsesuojaukseen;
• simulaatiotulokset, jotka tukevat virranjakorakenteiden kokeellista valintaa;
• dokumentoidut ja toistettavat mallinnustyönkulut ja aineistot myöhempää sijaismallien kehittämistä varten; sekä
• vertaisarvioidut julkaisut ja osallistuminen hankeraportointiin ja tulosten levittämiseen.

Kelpoisuusvaatimukset ja valintaperusteet

Hakijalla tulee olla tohtorintutkinto fysiikasta, tekniikasta, laskennallisesta materiaalitieteestä tai muulta tehtävään soveltuvalta alalta, kyky itsenäiseen tieteelliseen työskentelyyn sekä tehtävässä tarvittava opetustaito. Tohtorintutkinnon tulee olla suoritettu hakuajan päättymiseen mennessä.

Välttämätön osaaminen

• vahva elementtimenetelmien ja monifysiikkasimuloinnin tuntemus;
• hyvä suprajohtavuuden ja suprajohtavien materiaalien tuntemus;
• osoitettu tutkimuskokemus ja tieteellisiä julkaisuja suprajohtavien järjestelmien FEM-mallinnuksesta tai läheisesti liittyvistä kytketyistä lämpö- ja sähkömagneettisista ongelmista;
• kyky kehittää, validoida, arvioida kriittisesti ja ratkaista itsenäisesti laskennallisten mallien ongelmia;
• vahvat analyyttiset ja tieteellisen kirjoittamisen taidot; sekä
• sujuva kirjallinen ja suullinen englannin kielen taito.

Eduksi katsotaan

• kokemus Quanscient Allsolve -ohjelmistosta tai vastaavasta monifysiikkamallinnusympäristöstä;
• aiempi tutkimus quench-ilmiön käynnistymisestä, etenemisestä, havaitsemisesta tai suojauksesta;
• kokemus korkean lämpötilan suprajohdenauhoista, -keloista tai johdinarkkitehtuureista;
• ohjelmointi- ja tieteellisen aineiston analyysitaidot;
• kokemus redusoitujen mallien, sijaismallien tai koneoppimismallien käytöstä;
• riittävä kokeellinen kokemus mittausrajoitteiden, parametrien epävarmuuden ja validoinnin rajoitusten ymmärtämiseen; sekä
• osoitettu kyky työskennellä itsenäisesti ja yhteistyössä monitieteisessä ryhmässä, suunnitella työ hankkeen välitavoitteiden mukaisesti, viestiä etenemisestä selkeästi ja noudattaa vastuullisia tutkimuskäytäntöjä.

Hakemukset arvioidaan soveltuvien tieteellisten ansioiden, teknisen osaamisen, itsenäisyyden, yhteistyötaitojen, motivaation sekä hakijan profiilin ja hankkeen tarpeiden kokonaisvastaavuuden perusteella.

Tarjoamme

Tarjoamme sinulle vastuullisia ja mielenkiintoisia työtehtäviä sekä mahdollisuuden kehittää ammattiosaamistasi monipuolisessa toimintaympäristössä. Pääset osaksi ammattitaitoista ja innostavaa yliopistoyhteisöä, jossa tukenasi on laaja asiantuntijoiden verkosto. Huolehdimme työhyvinvoinnistasi ja arkesi toimivuudesta mm. joustavien työaikojen sekä hyvinvointipalvelujemme avulla.

• Mahdollisuus kehittää itseäsi – Kannustamme henkilöstöämme kehittämään osaamistaan ​​tarjoamalla monipuolisia koulutus- ja osaamisen kehittämismahdollisuuksia. Myös avoimen yliopistomme kurssit kuuluvat ilmaiseen koulutustarjontaan.
• Hyvinvoinnistasi pidetään huolta – Työntekijöidemme hyvinvointi on meille tärkeää! Kattavan työterveyshuollon lisäksi omat hyvinvointipalvelumme seuraavat, tukevat ja kehittävät henkilöstömme hyvinvointia. Fyysistä jaksamista edistämme CampusSportin liikuntapalveluilla henkilöstöhintaan.
• Työ ja vapaa-aikasi ovat tasapainossa – Joustava työaika ja laaja etätyömahdollisuus auttavat työn ja vapaa-ajan yhteensovittamisessa. 
• Mukava ja toisiaan tukeva työyhteisö – Kannustamme toisiamme ja arvostamme yhdessä tekemistä!

Lue lisää meistä Tervetuloa meille töihin -sivulta, jossa kerrotaan lisää siitä, mitä yliopisto tarjoaa työntekijälleen.

Euroopan komissio on myöntänyt Turun yliopistolle oikeuden käyttää erinomaisen työnantajan HR Excellence in Research -laatuleimaa merkkinä yliopiston sitoutumisesta tutkijoiden aseman ja työolosuhteiden jatkuvaan kehittämiseen Tutkijoiden eurooppalaisen peruskirjan tavoitteiden mukaisesti.

Palkkaus ja koeaika

Palkkaus määräytyy yliopistojen yleisen työehtosopimuksen mukaisesti opetus- ja tutkimushenkilöstön vaativuustasojen ja henkilökohtaisen suoriutumisen perusteella. Tutkijatohtorin tehtävä sijoittuu vaativuustasoille 5-6 ja lisäksi maksetaan henkilökohtaiseen suoriutumiseen perustuvaa palkanosaa. Tässä tehtävässä aloittavan tutkijatohtorin palkka on aiemmasta kokemuksesta ja osaamisesta riippuen n. 3700-4000 €/kk työsuhteen alkaessa.

Palkka määritellään työsopimusta laadittaessa. 

Tehtävässä sovelletaan kuuden (6) kuukauden koeaikaa. 

Hakuohjeet

Jätäthän hakemuksesi yliopiston sähköisen rekrytointijärjestelmän kautta pe 25.9.2026 klo 16.00 (Europe/Helsinki) mennessä.

Hakemukseen tulee liittää englanniksi:

• motivaatiokirje (max. 1 s.), josta selviää hakijan kokemus FEM- tai monifysiikkamallinnuksessa, suprajohtavuudessa ja yhteistyössä toteutettavassa mallien validoinnissa;
• CV (max. 2 s.) 
• julkaisuluettelo
• kopiot tutkintotodistuksista
• kahden suosittelijan yhteystiedot 
• muut dokumentit, joilla hakija haluaa osoittaa soveltuvuutensa tehtävään

Hakukelpoisuusvaatimusten on täytyttävä ennen hakuajan päättymistä. Hakemuksia voidaan käsitellä jo hakuaikana.

Lisätiedot

Lisätietoja tehtävästä antaa professori Petriina Paturi, petriina.paturi(at)utu.fi.

Hallinnollisiin kysymyksiin vastaa: tohtori Quentin Huchet, quentin.huchet(at)utu.fi.

Hakuprosessiin liittyviin kysymyksiin vastaa henkilöstöasiantuntija Saija Marjasto, saija.marjasto(at)utu.fi.