セレナ・デビア

セレナ・デビア（1973年生まれ）はアメリカの化学者。現在はドイツのミュルハイム・アン・デア・ルールにあるマックス・プランク化学エネルギー変換研究所のW3教授兼所長で、無機分光法部門を率いています。専門は、生物学的および化学的触媒作用における電子構造のプローブとしてのX線ベースの分光法の応用と開発です。

セレナ・デビアは、テキサス州ジョージタウンのサウスウェスタン大学で学び、 1995年に化学の学士課程を修了し、数学を副専攻しました（優秀な成績）。2002年にスタンフォード大学でエドワード・I・ソロモンとキース・O・ホジソンの指導の下で博士号を取得しました。その後、SLAC国立加速器研究所に移り、最初はスタンフォードシンクロトロン放射研究所でビームライン科学者（2001～2003年）として、その後はスタッフ科学者（2003～2009年）として働きました。2009年秋、ニューヨーク州イサカのコーネル大学に移り、化学および化学生物学部の助教授として教職に就きました。 ^[1] 2011年の夏、彼女はドイツに移り、ドイツのミュルハイム・アン・デア・ルールにあるマックス・プランク生物無機化学研究所（2012年からはマックス・プランク化学エネルギー変換研究所、MPI CEC）でW2教授および研究グループリーダーとして働き始めました。2012年以来、彼女はコーネル大学の非常勤教授の地位に就き、 2014年からはルール大学ボーフムの名誉教授の地位に就いています。 ^{[2]デビアは、2017年にこの研究所の所長に任命され、W3教授に昇進するまで、MPI CECで「X線分光法」研究グループを率いていました。現在は、MPI CECで「無機分光法」 [3]}部門を率いています。さらに、彼女はドイツのベルリン・ヘルムホルツセンターのエネルギー・材料原位置研究所^[5]のPINKビームライン^{[4]プロジェクトのグループリーダーでもあります。2024年以来、セレナは}デュースブルク＝エッセン大学の名誉教授を務めています。^[6]

DeBeer グループの研究は、エネルギー研究における基本的な疑問に答えることに重点を置いています。つまり、地球上に豊富に存在する遷移金属を使用して、化学結合からエネルギーを可逆的に貯蔵および放出するにはどうすればよいか、そして、これを最も効率的に行うにはどうすればよいか、ということです。彼女の研究グループは、これらの疑問に答えるために、酵素触媒を主な焦点として、均質触媒、不均質触媒、および生物学的触媒を研究しています。彼女は、触媒変換を理解するための高度な X 線分光法の応用の専門家です。

彼女の研究の重点は、二窒素（N _{2 ）を}アンモニア（NH ₃）に変換する酵素、ニトロゲナーゼを研究することです。Serena DeBeerと彼女のグループは、活性部位としてFeMo補因子（FeMoco）と、高解像度X線吸収分光法（XAS）およびX線発光分光法（XES）を使用した構造モデル複合体を含むこの注目すべきシステムを研究しています。この研究を通じて、この活性部位の構造の理解が大きく進歩しました。重要な貢献は、活性部位の中心原子が炭化物であると分光学的に特定したことです。^[7]さらに、理論計算に裏付けられた高解像度XAS分光法の適用により、彼女のグループはFeMocoのMo原子の酸化状態をMo(III)として割り当てることに成功しました。^{[8]この研究は後に、} X線磁気円二色性（XMCD）分光法によるMo原子の非フントスピン配置の実験的証拠によって追跡されました。 ^[9]この分野における別のアプローチは、FeMocoおよびFeVco活性部位を持つ異なる形態の窒素固定酵素の比較研究、^[10] セレンを組み込んだFeMoco、^{[11]窒素固定酵素触媒サイクルの最初の中間状態（E} ₁ ）の分光学的特性評価に関するものです。^{[12] [13]}

彼女のグループが研究したもう一つの重要な化学変換は、メタンのメタノールへの触媒酸化である。自然界では、メタンモノオキシゲナーゼ（MMO）と呼ばれる酵素群が利用されている。メタンのCHの切断を可能にするこの酵素の活性部位は、MMOのヒドロキシラーゼタンパク質（MMOH）に含まれる二核Fe（IV）中間体Qである。DeBeerグループの分光学的研究は、この二鉄錯体の構造に関する新たな知見を提供している。高解像度XASなどの高度なX線分光学的研究の応用を通じて、彼らは生物学的メタン酸化における重要な中間体をオープンコア二鉄構造（Fe ^IV =Oモチーフ）として特徴付けた。^[14]追加のEXAFS研究は、短いFe-Fe距離の証拠ではなく、オープンコア構造と一致する長い二鉄距離を示すことでこの発見を裏付けた。^[15]

DeBeer 氏のグループの最近の研究は、さまざまな X 線分光法の完全な情報内容の開発と、その生物学的触媒への応用に重点を置いています。

これらの方法には以下のものがあります:

この方法（VtC XES = 原子価対原子核X線発光分光法とも呼ばれる）では、価電子がイオン化された金属の1s核の穴を埋めた後に生じる蛍光をモニターします。このように、価電子XESスペクトルはリガンドのイオン化エネルギーのマップを提供し、リガンドのアイデンティティとプロトン化状態の両方に関する情報を提供します。この方法の代表的な用途は、窒素酸化物分解酵素のFeMo補因子の中心炭素原子を特定することです（窒素酸化物分解酵素のセクションを参照）。^[7]

DeBeerグループは、硬X線と軟X線の両方の領域でRXES/ RIXSベースの方法の開発と応用に積極的に取り組んでいます。これには、リガンド選択的XASを得るための1s-Valence RIXS ^[16]やdd励起をマッピングするための2p3d RIXSが含まれます。 ^{[17] [18] [19] [20] [21] [22]}

この方法は、固体材料の磁気特性を決定するために広く使用されています。これまでの（生体）無機またはタンパク質システムへの応用では、適切な定性的および定量的解釈が欠けていました。DeBeerのグループは、共有結合システムのXMCDから得られる情報を拡張しました。^{[23]現在までに、これは、Nitrogenase [9]}のMo原子で提案された非フント配置の証拠を提供できる唯一の方法でした（Nitrogeanseのセクションを参照）。

セレナ・デビアのグループは、ベルリン工科大学のビルギット・カンギーサー教授のグループと共同で、社内分散型X線発光分光法（XES）装置を開発しました。この装置は、実験室のX線源（メタルジェット）とフォン・ハモスのフルシリンダー光学系、高アニール熱分解グラファイト（HAPG）結晶、CCD検出器を組み合わせて使用​​しています。これにより、2.4～9 keVの範囲でスペクトルを取得できます。さらに、この分光計は、濃縮サンプル用のシンクロトロンベースのビームラインの代替品です。^[24]

DeBeerグループは、ベルリン・ヘルムホルツセンターのエネルギー材料原位置研究所^{[5]のPINKビームライン[4]の開発も主導しています。セルゲイ・ペレドコフ博士がこのプロジェクトの主任設計者兼機器科学者です。このビームラインは、2～10keVのエネルギー領域で、多層ミラーを使用した「ピンク」ビームモードまたは単色ビーム（二重結晶}モノクロメータを追加）で動作します。ビームラインは現在、試運転段階にあります。

• 2023年グレン・T・シーボーグ記念無機化学講演会^[25]
• 2022年 RJPウィリアムズ講演会、オックスフォード大学^[26]
• 2022 マルコム・H・チザム オハイオ州立大学講師^[27]
• 2021年王立化学協会フェロー^[28]
• 欧州研究会議（ERC）シナジー助成金プロジェクト：CH活性化のためのCuベース触媒の秘密の解明（CUBE）。オスロ大学（ノルウェー）、ノルウェー生命科学大学（ノルウェー）、トリノ大学（イタリア）の研究者との共同プロジェクト（2019）^{[29] [30]}
• 化学科学副編集長（2018年～現在）^[31]
• 無機化学講演賞（2016年）^[32]
• 生物無機化学会（SBIC）、若手キャリア賞（2015）^[33]
• 欧州研究会議（ERC）プロジェクト統合助成金：N2還元の分光学的研究_：生物学的触媒から不均一触媒（N2ase）まで（2013）^[34]
• 米国科学アカデミーカブリフェロー（2012年）^[35]
• アルフレッド・P・スローン研究員（2011年～2013年）^[36]

• Cec.mpg.de の Serena DeBeer 教授