東北大学
学際科学フロンティア研究所

天然ガスの主成分であるメタンや、石油に含まれる単純炭化水素類は化学的に極めて安定であり、工業的には高圧・高温といった過酷な条件下での分子変換がなされている。一方で、自然界に存在する酵素はこれら化学的に安定な小分子を常温・常圧にて活性化・分子変換することが可能である。エネルギーの観点からも、これら酵素反応で達成される強固な分子の変換を科学の力で再現する (またはそれ以上の反応を見出す) ことは, 2050 年を迎える我々若手研究者に残された挑戦課題の一つといえる。

化学的に安定な化合物を分子変換するためには、より高活性な触媒開発が鍵となる。各種分光学的手法やX線構造解析といった分析技術の進化によって、酵素構造をはじめとした多くの自然科学の神秘が解明されてきたが、真の活性種は分析化学的手法による観測が困難というジレンマも存在する。 私はこれまで、実験科学に対し計算科学を積極的に導入し、本来実験的に捕捉不可能な活性種構造の可視化に成功してきた。学際研では、有機金属化学および有機化学を基盤として、理論と実験の融合により、計算先導型の触媒開発を実践し、その機能評価として種々の炭素資源の分子変換反応の開発を目指す。具体的には、上述したメタン等の単純炭化水素に加え、二酸化炭素やバイオマス化合物といった有機分子を標的とし、炭素循環を指向した反応開発に従事する。