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ダニエル・ノセラ | |
|---|---|
 ノセラ氏がポップテックで講演 | |
| 生まれる | ダニエル・ジョージ・ノセラ 1957年7月3日 |
| 母校 | ラトガース大学（学士） カリフォルニア工科大学（博士） |
| 知られている | 人工光合成 |
| 科学者としてのキャリア | |
| フィールド | 化学 |
| 機関 | ハーバード大学 ミシガン州立大学 |
| 論文 | 多核金属-金属結合錯体の分光学、電気化学、光化学 （1984） |
| 博士課程の指導教員 | ハリー・B・グレイ |
| 博士課程の学生 | ジェニー・Y・ヤン、クリストファー・チャン、ミシェル・C・チャン、ゾーイ・ピクラメノウ、クワベナ・ベディアコ |
| その他の著名な学生 | ジリアン・リー・デンプシー |
| Webサイト | ハーバード大学 |
ダニエル・ジョージ・ノセラ（1957年7月3日生まれ）はアメリカの化学者で、現在はハーバード大学化学・化学生物学部のパターソン・ロックウッドエネルギー教授を務めている。[1]彼は米国科学アカデミーとアメリカ芸術科学アカデミーの会員である。2006年に彼は「無機光化学と光物理学の分野における主要な力」と評された。[2] タイム誌は彼を2009年の最も影響力のある100人のリストに含めた。[3] [4]
ノセラは、多電子励起状態やプロトン結合電子移動（PCET）の研究など、生物学と化学におけるエネルギー変換のメカニズムに関する基礎研究の新しい分野を開拓した。彼は、植物の光合成を模倣した「人工葉」を含む人工光合成と太陽燃料の研究アプリケーションに取り組んでいる。 [5] 2009年、ノセラは人工葉の開発のためのスタートアップ企業、サン・カタリティクスを設立した。同社は2014年にロッキード・マーティンに買収された。
幼少期と教育
ダニエル・ジョージ・ノセラは1957年7月3日、マサチューセッツ州メドフォードで生まれました。1975年にニュージャージー州バーゲンフィールドのバーゲンフィールド高校を卒業しました。[5]
ノチェラはラトガース大学に入学し、レスター・R・モースやジョセフ・ポテンザとともに研究を行った。[6]ノチェラは1979年にラトガース大学で化学の学士号を取得した。[7]
その後、カリフォルニア工科大学に入学し、1984年にハリー・B・グレイ教授との多核金属-金属結合錯体の分光法、電気化学、光化学に関する研究で化学の博士号を取得しました。[ 8] [9] [10]グレイ教授との研究には、ルテニウム修飾タンパク質における電子移動の最初の実験的検討が含まれており、これは以来「タンパク質の電子移動に関する研究の証」と考えられています。[2]
キャリアと研究
ノセラは1984年にミシガン州立大学の助教授として加わり[5]、1990年にミシガン州立大学の教授になった[11]。
彼は1997年にマサチューセッツ工科大学に化学教授として移り、 [11] WMケックエネルギー教授（2002-2007年）とヘンリー・ドレイファスエネルギー教授（2007-2013年）を務めました。[12]彼は2008年に設立されたMITのソーラー革命プロジェクトのディレクターでした。[13] [14] [15]彼は2008年7月7日に設立されたMITのEniソーラーフロンティアセンターの共同ディレクターになりました。[16]
2012年2月、ノセラは研究グループをマサチューセッツ州ケンブリッジのハーバード大学化学・化学生物学部に移すことに同意し、[1] [17]そこでパターソン・ロックウッドエネルギー教授に就任した。[1]
ノセラの主な関心分野は、生物学的および化学的エネルギー変換であり、分子レベルのメカニズムと水素と酸素の光生成に焦点を当てています。[18]人工光合成に関する彼の研究は、生物学と化学におけるエネルギー変換のメカニズム、特に多電子励起状態とプロトン結合電子移動（PCET）に関する基礎研究から生まれました。[19] [20] [21] [22] [23]
ノセラは、太陽エネルギーは長期的なエネルギー需要を満たすために拡大する可能性があるため、光合成プロセスをより深く理解することがエネルギー戦略の開発に不可欠であると主張している。彼は、科学者が実行可能なエネルギー代替品を開発するためには、エネルギー源や貯蔵技術に使用することを提案する材料の経済性を考慮しなければならないと強調している。[24] [25]
多電子励起状態
ノセラの2電子結合と多電子励起状態に関する初期の研究は、励起状態化学における新しいパラダイムを確立したと考えられている。[2] 2電子混合原子価の背後にある考え方は、単電子混合原子価化合物と2電子混合原子価化合物は類似している可能性があるというものである。単電子混合原子価化合物は1電子段階で反応する可能性があるが、2電子混合原子価化合物は2電子段階で反応する可能性がある。[26]さらに、2電子結合は4つの多電子状態を生じると予測できる。[2] [27]ノセラと彼の研究室は、金属錯体とクラスターの励起状態を広範囲に研究してきた。[28] ねじれた四重結合金属−金属錯体の2光子励起スペクトルは、遷移金属錯体の典型的な四重結合に必要な4つの状態の説明を完了した。[2] [29]
ヘイドゥクとノセラは、2電子混合原子価の考えに基づいて、光駆動分子光触媒を開発した。光の吸収により、二ロジウム化合物の2つのRhII-X結合が切断され、ハロゲン化水素酸と反応できる活性ロジウム触媒が生成された。 [22]分子光触媒を使用してハロゲン化水素酸からH 2を生成するという2001年の報告書は、燃料の光触媒生産への「扉を開いた」と考えられている。[2] [18] [30]
人工葉
2008年、ノセラとポスドク研究 員のマシュー・カナンは、水を水素と酸素ガスに分解できる水の酸化用陽極触媒を作製し、人工光合成に向けて重要な一歩を踏み出したと考えられていた。 [31] [32]彼らの触媒には、比較的安価で入手しやすい材料であるコバルトとリン酸が使用されていた。 [31] [33] [34]この触媒は、太陽光を利用して水を酸素と陽子に分解することができ、白金などの水素ガス生成触媒と結合できる可能性がある。触媒は触媒作用中に分解したが、自己修復が可能であった。[35]
2009年、ノセラは太陽光を貯蔵可能な水素に変換し、電気を生産するためのシステムのプロトタイプ設計を開発するスタートアップ企業、サン・カタリティクスを設立した。このようなシステムには、水素貯蔵、ソーラーパネル、燃料電池の経済的に実現可能なコンポーネントを作成するための技術的および商業的なブレークスルーが必要である。[36] [37] 2010年10月、ノセラはインドのタタグループと契約し、研究開発をさらに支援した。理想は、小さな家に電力を供給するのに十分な「パーソナライズされたエネルギー」を提供できるスタンドアロンの小型プラントを作成することだった。このようなデバイスは、現在アクセスできない孤立した地域の家に電力を供給することができる。[38]
2011年、ノセラと彼の研究チームは、初の実用的な「人工葉」を開発したと発表した。これは、トランプサイズの先進的な太陽電池で、水を酸素と水素に分解することができ、その効率は自然光合成の10倍である。[39] [40]シリコン太陽電池は、シリコンの酸化を防ぐ保護膜の上にコバルト触媒の薄膜で片面にコーティングされ、もう一方の面には水から水素を分解するニッケルベースの触媒がコーティングされている。[41]この人工葉は、タイム誌の2011年のトップ50の発明のリストに掲載された。[42]
しかし、2012年5月、サン・カタリティクスはプロトタイプのスケールアップは行わないと発表した。コストの主要因である太陽光発電インフラの構築は、既存のエネルギー源を置き換えるには依然として高価すぎると考えられていた。[43] [44]ノセラ氏は「この技術を市場に投入する難しさに圧倒された」と伝えられている。[45]それでも、ハーバード大学などの研究者は人工葉の可能性を研究し続け、コストを削減し効率を高める方法を模索している。[45] [46]
低コストフロー電池
より迅速に市場に投入できる製品を開発することを期待して、サンカタリティクスは、グリッドスケールおよび商業規模のストレージで使用するための低コストの充電式フロー電池の開発にビジネスモデルの焦点を再び合わせました。[47] [48] 2014年に、サンカタリティクスは、フロー電池をマイクログリッドで使用することに関心を持っていたロッキードマーティンに買収されました。[37] [47] [49] [4]
プロトン結合電子移動
ノセラが先駆者とみなされているもう 1 つの分野は、プロトン結合電子移動 (PCET) です。電子移動とプロトン移動を結合プロセスとして研究できるというアイデアは彼が考案したものではありません。しかし、彼は 1992 年にそのような研究のモデルを示す基礎論文の 1 つを発表しました。[2] [50]彼のチームは、亜鉛ポルフィリンをドナーとして、3,4-ジニトロ安息香酸をアクセプターとして使用して、亜鉛ポルフィリンの光励起と水素結合を利用した電子移動プロセスを実証しました。これは、生物学的エネルギー変換を研究するためのモデルとしてのアプローチの実現可能性も示しました。[2] PCET は、分子レベルで生物学的プロセスにおけるエネルギー変換を研究するための重要な手法となっています。[2] [51]
その他の研究
その他の貢献としては、スピンフラストレーション系や超伝導体の伝導機構の研究に興味深いS = 1/2カゴメ格子の合成、[52]マイクロスケールおよびナノスケールで使用するためのマイクロ流体光化学センサーの開発、 [53] [54] および分子タグ付け速度測定（MTV）技術[55]が挙げられる。
ノチェラは225本以上の論文を発表している。[56] [57]彼はPhotochemistry and Radiation Chemistry (1998)の共同編集者である。 [58]彼はいくつかの大企業の科学諮問委員会や編集委員会で務めてきた。彼はInorganic Chemistry Communicationsの初代編集者であり、[2] ChemSusChemの初代編集委員会委員長であった。[59]
受賞と栄誉
ノセラは、以下のような数々の賞や栄誉を受けています。[60]
- エニ・イタルガスエネルギー・環境賞（2005年）[61]
- アメリカ芸術科学アカデミー会員（2005年）[62]
- アメリカ光化学賞（2006年）[2] [63]
- ブルクハウゼン化学賞の初代受賞者（2007年）[64]
- ACSロチェスター支部ハリソン・ハウ賞（2008年）[65]
- 米国科学アカデミー会員（2009年）[66]
- アメリカ化学会無機化学賞（2009年）[7] [56]
- アメリカ結晶学協会エリザベス・A・ウッド賞（2011年[67]）[68]
- ルイビル大学リー・アン・コン再生可能エネルギー賞（2015年）[69]
- アイラ・レムセン化学賞（2012年） [70]
2021年に彼はアメリカ哲学協会に選出された。[71]
参照
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王立化学協会の
化学的再生可能エネルギーの課題に関する会議に出席し、ブラジルのバイオエネルギーの権威である
カルロス・エンリケ・デ・ブリト・クルス、ケンブリッジ大学でより優れた電池を開発したクレア
・グレイ
、ハーバード大学の
人工光合成の先駆者であるダニエル・ノセラ、英国エネルギー研究センターの研究ディレクターであるジム・ワトソンからアイデアや最新の研究結果について聞きます。
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外部リンク
- ダニエル・G・ノセラ研究グループのウェブサイト
- SunCatalytix.com 企業ウェブサイト
- Dan Nocera: PopTech からのパーソナライズされたエネルギー ビデオ!
- 太陽エネルギー：太陽を捕らえる ダン・ノセラが8月にMITで教える5日間の短期コース