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シャロン・ハメス・シファー | |
|---|---|
| 生まれる | シャロン・ハメス・シファー 1966年5月27日（年齢 58) |
| 教育 | プリンストン大学 スタンフォード大学 |
| 知られている | 計算化学 |
| 父親 | ゴードン・ハムス |
| 受賞歴 | ウィラード・ギブス賞（2021） |
| 科学者としてのキャリア | |
| フィールド | 化学 生物物理化学 物理化学 材料化学 |
| 機関 | イェール大学 |
| Webサイト | http://www.hammes-schiffer-group.org/ |
シャロン・ハメス・シファー（1966年5月27日生まれ）は、理論化学と計算化学に貢献した物理化学者です。現在はプリンストン大学のA.バートン・ヘップバーン化学教授です。[1]彼女は、 Journal of Physical Chemistry [2]の上級編集者および副編集者、 Theoretical Chemistry Accounts [3]の顧問編集者を務めました。彼女はChemical Reviews [2] の編集長です。[4]
ハメス＝シファーは「溶液中、タンパク質中、電気化学界面における化学反応、特に多くの化学プロセスや生物学的プロセスを駆動する荷電粒子の移動」を研究している。[5]彼女の研究は化学、物理学、生物学、コンピュータサイエンスの領域にまたがっており、生化学、無機化学、物理化学、物理有機化学の分野で重要である。計算モデルを扱う理論家であるハメス＝シファーは、古典的な分子動力学と量子力学を融合させ、さまざまな実験領域に直接関連する理論を生み出している。ハメス＝シファーは、プロトン、電子、プロトン結合電子移動を研究する中で、エネルギー変換プロセスにおけるプロトンの挙動を説明するプロトン結合電子移動反応の一般理論を定式化した。[2] [6] [7] 彼女の研究は、酵素触媒における水素トンネル効果とタンパク質運動の理解を深めた。[3] [8]彼女の研究グループはまた、科学者が核量子効果を電子構造計算に組み込むことを可能にする核電子軌道アプローチを開発しました。[8] 彼女の研究は様々な実験結果に応用されており、タンパク質工学、薬物設計、[9]太陽電池の触媒、酵素反応などの分野に影響を与えています。[5] 2024年、彼女はアメリカ哲学協会に選出されました。[10]
幼少期と教育
ゴードン・ハメスの娘であるシャロン・ハメス・シファーは、 1988年にプリンストン大学で化学の学士号を取得しました。彼女はハンス・C・アンダーセンのもとで働いた後、1993年にスタンフォード大学で化学の博士号を取得しました。 [11] [2] [3]その後、AT&Tベル研究所でジョン・C・タリーのもとでポスドク研究員として働きました。 [3]
キャリア
ハメス＝シファーはノートルダム大学でクレア・ブース・ルース化学・生化学助教授（1995～2000年）を務め、ペンシルベニア州立大学でも教鞭を執った（2000～2012年）。[3] [12] 2012年にイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校のスワンランド化学教授に就任し、[9] 2017年までその職に留まった。[13]それ以来、イェール大学でハメス＝シファー研究グループを率いており、2018年にジョン・ギャンブル・カークウッド化学教授、2021年にスターリング化学教授に任命された。 [14] 2024年1月からはプリンストン大学の教職員となる。[15]ハメス・シファーは約200本の論文の著者または共著者であり、200回以上の招待講演を行っています。[16]
研究
ハメス・シファーの研究は、主にプロトン結合電子移動（PCET）、酵素プロセス、核電子軌道法という3つの別々の化学領域を掘り下げています。[17]この研究の一部は、存在する同位体に基づいて化学物質の反応速度が異なる、運動論的同位体効果の研究に取り組んでいます。
プロトン結合電子移動（PCET）
PCETにおける彼女の研究の応用により、様々な化学メカニズムの性質が解明され、PCET速度の温度依存性モデルが生まれました。[18] [19]そのようなプロセスの1つであるキノール酸化では、温度に関してユビキノールとプラストキノールの運動論的同位体効果が研究され、活性化の自由エネルギーは重水素よりも水素の方が大きいことがわかりました。つまり、特定の条件が満たされた場合、水素の反応は遅くなり、したがって不可逆的になります。[20]この発見はそれ以来、他の研究者によって、運動論的同位体効果で反応速度に影響を与えることにより、反応が一方向である場合とそうでない場合があるという概念を強化するために使用されました。[21]さらに、鉄ビスイミダゾリン錯体におけるPCETの研究により、運動論的同位体効果下では「陽子移動距離が増加し、電子移動距離が減少する」ため、電子移動速度が増加するという彼女の理論が証明され、PCETの一般的な理解が洗練されました。[22]これらのメカニズムは他のPCET研究をサポートするのに役立ち、彼女の主なPCET論文「プロトン結合電子移動反応の理論的研究」[18]は、タンパク質の動きから酵素のダイナミクスの研究に至るまでの論文で90回以上引用されています。[23]
酵素プロセス
ハメス・シファーは、量子トンネル効果と水素結合が酵素反応に与える影響を研究している。大豆リポキシゲナーゼ-1に関する研究は、以前に提案されたトンネル効果領域図の一般的な認識を変え、[24] KIEの温度依存性は互いに反比例し、活発な環境ダイナミクスはKIEを減少させ、触媒を促進することを発見した。[25]この発見は、プロトンを移動できる他の酵素にも当てはまるはずである。なぜなら、非イオン性プロトン移動のための酵素の選択肢はそれほど多くなく、したがってプロセス全体を通じてトンネル効果を使用する必要があるからである。[25]
核電子軌道法（NEO）
ハメス＝シファーは、密度、形状、周波数、電子結合、核運動などの核特性をより正確に推定できる核電子軌道法（NEO）と呼ばれる研究の先駆者でもある。 [26]彼女の論文「電子構造への核量子効果の組み込み」で説明されているように、ベクトルマシンをサポートするために使用されるガウスアルゴリズムであるラジアル基底関数カーネルが、電子軌道と分子軌道の決定に適用される。NEOアプローチは、量子トンネル効果やゼロ点エネルギーなどの他の変数を考慮しながら、水素移動反応の正確なメカニズムを決定するのに特に適用できる。ハメス＝シファーは、NEOアプローチは、振動状態を計算できること、ボルン＝オッペンハイマー近似を回避できること、量子効果を明らかにかつ本質的に組み込んでいることから、核量子効果を組み込む他の方法よりも大幅に優れていると主張している。[27]
2016年9月に発表された研究で、ハメス・シファーは、切断性リン酸補因子複合体におけるマグネシウムイオンの活性部位の効果の発見に貢献した。彼女は、マグネシウムイオンが複合体の中心にあるのではなく、フーグスティーン面と呼ばれる別の部位にあり、そこで複合体のpKaを下げて、自己切断反応に必要な脱プロトン化反応を促進することを発見した。[28]
栄誉と賞
ハメス・シファーは、アメリカ物理学会（2010年）、 アメリカ化学会（2011年）、アメリカ芸術科学アカデミー（2012年）、アメリカ科学振興協会 （2013年）、米国科学アカデミー（2013年）、生物物理学会（2015年）の会員である。[11]彼女は2014年に国際量子分子科学アカデミー の会員に選出された。[5] [7] [8]
ハメス・シファー氏は、以下を含む数々の賞を受賞しています。
- 1996年、国立科学財団（NSF）の教員早期キャリア開発（CAREER）賞、「プロトン移動反応のシミュレーションにおける量子効果の組み込み」に関する研究に対して[29]
- 2005年、イオタ・シグマ・パイ・ アグネス・フェイ・モーガン研究賞[3]
- 2005年、国際量子分子科学アカデミー賞[8]
- 2008年、アメリカ化学会アクロン支部賞[30]
- 2011年、国立衛生研究所（NIH）の「時間内に研究を延長する方法」（MERIT）賞、彼女の研究を支援するための10年間の研究助成金[9]
- 2020年、王立化学協会バーク賞[31]
- 2021年、アメリカ化学会理論化学賞[32]
- 2021年、アメリカ化学会シカゴ支部よりウィラード・ギブス賞受賞[33] [34]
参考文献
- ^ 「Sharon Hammes-Schiffer – Princeton University Department of Chemistry」. chemistry.princeton.edu . 2024年12月9日閲覧。
- ^ abcd 「シャロン・ハメス・シファーがChemical Reviewsの新編集長に就任」ACS Chemistry for Life。アメリカ化学会。2014年12月2日。
- ^ abcdef 「2005 イオタ・シグマ・パイ・アグネス・フェイ・モーガン研究賞」（PDF）。イオタ・シグマ・パイ：化学界の女性のための全国優等生協会。2015年6月15日閲覧。
- ^ 「Chemical Reviews Editorial Board – ACS Publications」. pubs.acs.org . 2024年12月9日閲覧。
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- ^ Hammes- Schiffer , Sharon (2009年12 月 21 日) 。「エネルギー変換プロセスにおけるプロトン結合電子移動の理論」。化学研究報告。42 (12): 1881–1889。doi : 10.1021/ar9001284。PMC 2841513。PMID 19807148。
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- ^ abcd 「シャロン・ハメス＝シファー」. IAMQS 。2015 年6 月 15 日に取得。
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- ^ Taylor, Alexandra A. (2021年9月18日). “2021 Willard Gibbs Award to Sharon Hammes-Schiffer”. Chemical & Engineering News . 99 (34). 2023年6月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年6月22日閲覧。
- ^ 「Sharon Hammes-Schifferが2021 Willard Gibbs Awardを受賞 | 化学学部」chem.yale.edu . 2022年5月12日閲覧。
さらに読む
- Ahmed, Farooq (2015年12月14日). 「Sharon Hammes-SchifferとのQ&A」.米国科学アカデミー紀要. 113 (1): 8–9. Bibcode :2016PNAS..113....8A. doi : 10.1073/pnas.1523055113 . PMC 4711864. PMID 26668373 .