Jump to content

Серена ДеБир

Проф. Доктор
Серена ДеБир
Рожденный 1973  ( 1973 )
Национальность Американский
Другие имена Серена ДеБир Джордж
Образование Юго-Западный университет, Техас, бакалавр химии (1995)
Стэнфордский университет, доктор философии. Химия (2002)
Известный Рентгеновская спектроскопия
нитрогеназа
фотосистема II
гидрогеназа
Метанмонооксигеназа
Научная карьера
Поля Химия
Учреждения SSRL SLAC Стэнфордский университет (2001–2009 гг.)
Корнелльский университет (2009-настоящее время)
Рурский университет в Бохуме (2014 – настоящее время)
Институт Макса Планка по преобразованию химической энергии (2011 – настоящее время)
Докторантура Эдвард И. Соломон
Кейт О. Ходжсон

Серена ДеБир (1973 г.р.) — американский химик. В настоящее время она является профессором W3 и директором Института преобразования химической энергии Макса Планка в Мюльхайме-на-Руре , Германия , где она возглавляет отдел неорганической спектроскопии. Ее опыт заключается в применении и разработке методов рентгеновской спектроскопии в качестве зондов электронной структуры в биологическом и химическом катализе .

Образование и карьера

[ редактировать ]

Серена ДеБир училась в Юго-Западном университете , в Джорджтауне штат Техас (США), где в 1995 году завершила программу бакалавриата по химии со специализацией по математике (с отличием). Она получила докторскую степень в Стэнфордском университете в 2002 году, работая под руководством Эдварда И. Соломона и Кейта О. Ходжсона . Затем она перешла в Национальную ускорительную лабораторию SLAC , где работала сначала научным сотрудником по лучам (2001–2003) в Стэнфордской лаборатории синхротронного излучения , а затем штатным научным сотрудником (2003–2009). Осенью 2009 года она переехала в Корнеллский университет в Итаке, штат Нью-Йорк (США), где заняла должность доцента кафедры химии и химической биологии. [1] Летом 2011 года она переехала в Германию и начала работать профессором W2 и руководителем исследовательской группы в Институте бионеорганической химии Макса Планка (с 2012 года Институт преобразования химической энергии Макса Планка, MPI CEC ) в Мюльхайме-ан-дер-Руре. , Германия. С 2012 года она занимала должность адъюнкт-профессора Корнелльского университета , а с 2014 года — почетную должность преподавателя Рурского университета в Бохуме . [2] ДеБеер возглавляла исследовательскую группу «Рентгеновская спектроскопия» в MPI CEC до 2017 года, когда она была назначена директором этого института и получила звание W3-профессора. В настоящее время возглавляет кафедру «Неорганическая спектроскопия». [3] в МПИ ЦИК. Кроме того, она является лидером группы канала PINK. [4] проект в Лаборатории энергетики и материалов In-Situ [5] в Центре Гельмгольца в Берлине , Германия. С 2024 года Серена занимает почетную должность преподавателя Университета Дуйсбург-Эссен . [6]

Исследовать

[ редактировать ]

Исследования группы DeBeer сосредоточены на ответах на фундаментальные вопросы энергетических исследований. А именно, как можно обратимо хранить и высвобождать энергию из химических связей, используя богатые на Земле переходные металлы? И как это сделать наиболее эффективно? Чтобы ответить на эти вопросы, ее исследовательская группа изучает гомогенные, гетерогенные и биологические катализаторы, уделяя особое внимание ферментативному катализу. Она является экспертом в области применения современной рентгеновской спектроскопии для понимания каталитических превращений.

Нитрогеназа

[ редактировать ]

Основное внимание ее исследований уделяется изучению фермента, который отвечает за превращение динитрогена (N 2 ) в аммиак (NH 3 ) — нитрогеназы . Серена ДеБеер и ее группа изучают эту замечательную систему, включающую кофактор FeMo высокого разрешения (FeMoco) в качестве активного центра, а также структурные модельные комплексы, использующие рентгеновскую абсорбцию (XAS) и рентгеновскую эмиссионную спектроскопию (XES). Благодаря этой работе был достигнут большой прогресс в понимании структуры этого активного сайта. Ключевым вкладом стала спектроскопическая идентификация центрального атома в активном центре как карбида. [7] Более того, применение XAS-спектроскопии высокого разрешения, подкрепленное теоретическими расчетами, позволило ее группе добиться успеха в определении степени окисления атома Мо в FeMoco как Mo(III). [8] Позднее это исследование было продолжено экспериментальным подтверждением нехундовской спиновой конфигурации атома Мо с помощью спектроскопии рентгеновского магнитного кругового дихроизма (XMCD). [9] Другой подход в этой области касается сравнительных исследований различных форм ферментов нитрогеназы с активными центрами FeMoco и FeVco. [10] селена , FeMoco с участием [11] а также спектроскопическая характеристика первого промежуточного состояния каталитического цикла нитрогеназы (Е 1 ). [12] [13]

Метанмонооксигеназа

[ редактировать ]

Еще одним важным химическим превращением, изученным ее группой, является каталитическое окисление метана в метанол . Природа использует группу ферментов, называемых метанмонооксигеназой (ММО). Активным центром этого фермента, который обеспечивает расщепление CH метана, является биядерный промежуточный продукт Q Fe (IV), обнаруженный в белке гидроксилазы (MMOH) MMO. Спектроскопические исследования в группе ДеБира позволили по-новому взглянуть на структуру этого дижелезного комплекса. Благодаря применению передовых рентгеновских спектроскопических исследований, таких как XAS с высоким разрешением, они охарактеризовали ключевое промежуточное соединение в биологическом окислении метана как структуру дижелеза с открытым ядром (с Fe IV =Этот мотив). [14] Дополнительные исследования EXAFS подтвердили этот вывод, не продемонстрировав доказательств короткого расстояния Fe-Fe, а скорее длинного расстояния ди-железа, соответствующего структуре с открытым ядром. [15]

Развитие спектроскопии

[ редактировать ]

Недавняя работа группы ДеБера была сосредоточена на разработке полной информативности различных методов рентгеновской спектроскопии и их применении к биологическим катализаторам.

Среди этих методов:

Валентная рентгеновская эмиссионная спектроскопия

[ редактировать ]

В этом методе (также известном как VtC XES = рентгеновская эмиссионная спектроскопия от валентности к ядру) отслеживается результирующая флуоресценция после того, как валентный электрон повторно заполняет отверстие ядра 1s ионизированного металла. Таким образом, валентные спектры XES представляют собой карту энергий ионизации лигандов и предоставляют информацию как о идентичности лиганда, так и о состоянии протонирования. Ярким примером применения этого метода является его использование для идентификации центрального атома углерода в FeMo-кофакторе нитрогеназы (см. раздел «Нитрогеназа »). [7]

Резонансно-валентное XES (RXES) или резонансное неупругое рассеяние рентгеновских лучей (RIXS)

[ редактировать ]

Группа DeBeer активно участвует в разработке и применении методов на основе RXES/ RIXS как в режиме жесткого, так и в мягком рентгеновском излучении . К ним относятся 1s-валентность RIXS как средство для получения лиганд-селективного XAS. [16] и 2p3d RIXS как средство отображения dd-возбуждений. [17] [18] [19] [20] [21] [22]

Рентгеновский магнитный круговой дихроизм (XMCD)

[ редактировать ]

Этот метод широко использовался в твердотельных материалах для определения магнитных свойств. В предыдущих приложениях к (био-)неорганическим или белковым системам не хватало надлежащей качественной и количественной интерпретации. Группа ДеБера расширила информацию, которую можно получить из XMCD ковалентных систем. [23] На сегодняшний день это единственный метод, способный предоставить доказательства предполагаемой нехундовской конфигурации атома Мо в нитрогеназе. [9] (см. раздел Азот ).

Инструментарий

[ редактировать ]

Лабораторный дисперсионный рентгеновский эмиссионный спектрометр.

[ редактировать ]

Группа Серены ДеБеер в сотрудничестве с группой профессора Биргит Кангиссер из Берлинского технического университета разработала собственную установку для дисперсионной рентгеновской эмиссионной спектроскопии (XES). Установка, в которой используется лабораторный источник рентгеновского излучения (Metal Jet) в сочетании с полноцилиндровой оптикой фон Гамоса с кристаллом высокоотожженного пиролитического графита (HAPG) и ПЗС-детектором. Это позволяет получать спектры в диапазоне 2,4-9 кэВ. Более того, этот спектрометр является альтернативой синхротронным лучам для концентрированных образцов. [24]

РОЗОВЫЙ луч

[ редактировать ]

Группа DeBeer также возглавляет разработку луча PINK. [4] в Натурной лаборатории энергетических материалов [5] в Центре Гельмгольца в Берлине . Доктор Сергей Передков является ведущим конструктором и научным сотрудником этого проекта. Этот луч работает в энергетическом режиме 2-10 кэВ, либо в режиме «розового» луча с многослойным зеркалом, либо в режиме монохроматического луча (путем добавления двухкристаллического монохроматора ). В настоящее время линия находится на этапе ввода в эксплуатацию.

Награды и признание

[ редактировать ]
  1. ^ «Серена ДеБир | Химия и химическая биология Корнеллского университета искусств и наук» .
  2. ^ «Почетный профессор Рубля – новый директор» . news.rub.de (на немецком языке) . Проверено 8 августа 2019 г.
  3. ^ «Проф. доктор Серена ДеБеер» . cec.mpg.de. ​Проверено 2 декабря 2019 г.
  4. ^ Jump up to: а б Энергетика, Центр Гельмгольца в Берлине по материалам и. "РОЗОВЫЙ" . Сайт ХЗБ . Проверено 2 декабря 2019 г.
  5. ^ Jump up to: а б Энергетика, Центр Гельмгольца в Берлине по материалам и. «Лаборатория энергетических материалов в Берлине» . Сайт ХЗБ . Проверено 2 декабря 2019 г.
  6. ^ «РСС-Бейтраг» . www.uni-due.de . Проверено 27 мая 2024 г.
  7. ^ Jump up to: а б Ланкастер, КМ; Ремельт, М.; Эттенхубер, П.; Ху, Ю.; Риббе, Миссури; Низ, Ф.; Бергманн, У.; ДеБир, С. (18 ноября 2011 г.). «Рентгеновская эмиссионная спектроскопия свидетельствует о наличии центрального углерода в железомолибденовом кофакторе нитрогеназы» . Наука . 334 (6058): 974–977. Бибкод : 2011Sci...334..974L . дои : 10.1126/science.1206445 . ISSN   0036-8075 . ПМЦ   3800678 . ПМИД   22096198 .
  8. ^ Бьернссон, Рагнар; Лима, Фредерико А.; Спатцаль, Томас; Вейгермюллер, Томас; Глатцель, Питер; Билл, Экхард; Эйнсл, Оливер; Низ, Фрэнк; ДеБир, Серена (2014). «Идентификация спин-связанного Мо (III) в железомолибденовом кофакторе нитрогеназы» . хим . 5 (8): 3096–3103. дои : 10.1039/C4SC00337C . ISSN   2041-6520 .
  9. ^ Jump up to: а б Ковальска, Джоанна К.; Хентхорн, Джастин Т.; Ван Стаппен, Кейси; Трчик, Кристиан; Эйнсл, Оливер; Кивни, Дэвид; ДеБир, Серена (08 июля 2019 г.). «Рентгеновская спектроскопия магнитного кругового дихроизма в применении к нитрогеназе и родственным моделям: экспериментальные данные о спин-связанном центре молибдена (III)» . Angewandte Chemie, международное издание . 58 (28): 9373–9377. дои : 10.1002/anie.201901899 . ПМК   6772009 . ПМИД   31119827 .
  10. ^ Рис, Джулиан А.; Бьернссон, Рагнар; Ковальска, Джоанна К.; Лима, Фредерико А.; Шлезье, Джулия; Сиппель, Дэниел; Вейгермюллер, Томас; Эйнсл, Оливер; Ковач, Джули А .; ДеБир, Серена (2017). «Сравнительная электронная структура нитрогеназы FeMoco и FeVco» . Транзакции Далтона . 46 (8): 2445–2455. дои : 10.1039/C7DT00128B . ISSN   1477-9226 . ПМК   5322470 . ПМИД   28154874 .
  11. ^ Хентхорн, Джастин Т.; Ариас, Рене Дж.; Короидов Сергей; Кролл, Томас; Сокарас, Димосфенис; Бергманн, Уве; Рис, Дуглас К.; ДеБир, Серена (28 августа 2019 г.). «Локализованная электронная структура нитрогеназы FeMoco, выявленная с помощью рентгеновской абсорбционной спектроскопии высокого разрешения с K-краем селена» . Журнал Американского химического общества . 141 (34): 13676–13688. дои : 10.1021/jacs.9b06988 . ISSN   0002-7863 . ПМК   6716209 . ПМИД   31356071 .
  12. ^ Ван Стаппен, Кейси; Торхаллссон, Альберт Тор; Декамп, Лора; Бьернссон, Рагнар; ДеБир, Серена (2019). «Разрешение структуры состояния E 1 нитрогеназы Mo с помощью EXAFS Mo и Fe K-края и расчетов QM/MM» . Химическая наука . 10 (42): 9807–9821. дои : 10.1039/C9SC02187F . ISSN   2041-6520 . ПМК   6984330 . ПМИД   32055350 .
  13. ^ Ван Стаппен, Кейси; Давыдов Роман; Ян, Чжи-Ён; Фань, Жуйси; Го, Исон; Билл, Экхард; Зеефельдт, Лэнс К.; Хоффман, Брайан М.; ДеБир, Серена (16 сентября 2019 г.). «Спектроскопическое описание состояния E 1 Mo-нитрогеназы на основе рентгеновского поглощения Mo и Fe и мессбауэровских исследований» . Неорганическая химия . 58 (18): 12365–12376. doi : 10.1021/acs.inorgchem.9b01951 . ISSN   0020-1669 . ПМК   6751781 . ПМИД   31441651 .
  14. ^ Кастильо, Ребека Г.; Банерджи, Рахул; Олпресс, Калеб Дж.; Роде, Грегори Т.; Билл, Экхард; Que, Лоуренс; Липскомб, Джон Д.; ДеБир, Серена (13 декабря 2017 г.). «Рентгеновское поглощение Q-промежуточного продукта растворимой метанмонооксигеназы, обнаруженное с помощью флуоресценции высокого разрешения» . Журнал Американского химического общества . 139 (49): 18024–18033. дои : 10.1021/jacs.7b09560 . ISSN   0002-7863 . ПМК   5729100 . ПМИД   29136468 .
  15. ^ Катсейл, Джордж Э.; Банерджи, Рахул; Чжоу, Анг; Que, Лоуренс; Липскомб, Джон Д.; ДеБир, Серена (5 декабря 2018 г.). «Анализ тонкой структуры расширенного рентгеновского поглощения с высоким разрешением свидетельствует о более длинном расстоянии Fe···Fe в промежуточном продукте Q метанмонооксигеназы» . Журнал Американского химического общества . 140 (48): 16807–16820. дои : 10.1021/jacs.8b10313 . ISSN   0002-7863 . ПМК   6470014 . ПМИД   30398343 .
  16. ^ Холл, Элеонора Р.; Поллок, Кристофер Дж.; Бендикс, Джеспер; Коллинз, Терренс Дж.; Глатцель, Питер; ДеБир, Серена (16 июля 2014 г.). «Рентгеновская абсорбционная спектроскопия с обнаружением валентности к ядру: определение селективности лиганда». Журнал Американского химического общества . 136 (28): 10076–10084. дои : 10.1021/ja504206y . ISSN   0002-7863 . ПМИД   24946007 .
  17. ^ Ван Куикен, Бенджамин Э.; Хан, Ансельм В.; Найяр, Брахамджот; Шивер, Кристин Э.; Ли, Сонни С.; Мейер, Франк; Вейгермюллер, Томас; Николау, Алессандро; Цуй, И-Тао; Мияваки, Джун; Харада, Ёсихиса (18 июня 2018 г.). «Электронные спектры комплексов железо-сера, измеренные методом 2p3d RIXS-спектроскопии». Неорганическая химия . 57 (12): 7355–7361. doi : 10.1021/acs.inorgchem.8b01010 . ISSN   0020-1669 . ПМИД   29847108 .
  18. ^ Хан, Ансельм В.; Ван Куикен, Бенджамин Э.; аль Самарай, Мустафа; Атанасов, Михаил; Вейгермюллер, Томас; Цуй, И-Тао; Мияваки, Джун; Харада, Ёсихиса; Николау, Алессандро; ДеБир, Серена (17 июля 2017 г.). «Измерение спектров поля лигандов хлоридов двухвалентного и трехвалентного железа с использованием 2p3d RIXS». Неорганическая химия . 56 (14): 8203–8211. doi : 10.1021/acs.inorgchem.7b00940 . ISSN   0020-1669 . ПМИД   28653856 .
  19. ^ Хан, Ансельм В.; Ван Куикен, Бенджамин Э.; Чилкури, Виджай Гопал; Левин, Наталья; Билл, Экхард; Вейгермюллер, Томас; Николау, Алессандро; Мияваки, Джун; Харада, Ёсихиса; ДеБир, Серена (06 августа 2018 г.). «Исследование валентной электронной структуры низкоспиновых комплексов железа и железа с использованием 2p3d-резонансного неупругого рассеяния рентгеновских лучей (RIXS)». Неорганическая химия . 57 (15): 9515–9530. doi : 10.1021/acs.inorgchem.8b01550 . ISSN   0020-1669 . ПМИД   30044087 . S2CID   51715606 .
  20. ^ Ван Куикен, Бенджамин Э.; Хан, Ансельм В.; Маганас, Димитриос; ДеБир, Серена (07 ноября 2016 г.). «Измерение спин-разрешенных и спин-запрещенных d – d-возбуждений в комплексах ванадия с 2p3d-резонансным неупругим рассеянием рентгеновских лучей». Неорганическая химия . 55 (21): 11497–11501. doi : 10.1021/acs.inorgchem.6b02053 . ISSN   0020-1669 . ПМИД   27731986 .
  21. ^ Маганас, Димитриос; ДеБир, Серена; Низ, Фрэнк (2 октября 2017 г.). «Взаимодействие ограниченной открытой конфигурации с одиночным методом для расчета спектров резонансного рентгеновского излучения между валентностью и ядром: практический пример» . Неорганическая химия . 56 (19): 11819–11836. doi : 10.1021/acs.inorgchem.7b01810 . ISSN   0020-1669 . ПМК   5692824 . ПМИД   28920680 .
  22. ^ Аль Самарай, Мустафа; Хан, Ансельм В.; Бехешти Аскари, Аббас; Цуй, И-Тао; Ямазоэ, Косуке; Мияваки, Джун; Харада, Ёсихиса; Рюдигер, Олаф; ДеБир, Серена (23 октября 2019 г.). «Выявление корреляций структура-активность в катализаторе реакции выделения кислорода на основе оксида никеля-марганца с помощью рентгеновской абсорбционной спектроскопии Operando Ni L-Edge и резонансного неупругого рассеяния рентгеновских лучей 2p3d» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 11 (42): 38595–38605. дои : 10.1021/acsami.9b06752 . ISSN   1944-8244 . ПМИД   31523947 .
  23. ^ Ковальска, Джоанна К.; Найяр, Брахамджот; Рис, Джулиан А.; Шивер, Кристина Э.; Ли, Сонни С.; Ковач, Джули А.; Мейер, Франк; Вейгермюллер, Томас; Отеро, Эдвиже; ДеБир, Серена (17 июля 2017 г.). «Исследование рентгеновского поглощения L 2,3-края железа и рентгеновского магнитного циркулярного дихроизма молекулярных комплексов железа, имеющих отношение к активным сайтам FeMoco и FeVco нитрогеназы» . Неорганическая химия . 56 (14): 8147–8158. doi : 10.1021/acs.inorgchem.7b00852 . ISSN   0020-1669 . ПМК   5516708 . ПМИД   28653855 .
  24. ^ Мальцер, Вольфганг; Гретч, Даниэль; Гневкоу, Ричард; Шлезигер, Кристофер; Ковалевски, Фабиан; Ван Куикен, Бенджамин; ДеБир, Серена; Каннгиссер, Биргит (ноябрь 2018 г.). «Лабораторный спектрометр для высокопроизводительной рентгеновской эмиссионной спектроскопии в исследованиях катализа» . Обзор научных инструментов . 89 (11): 113111. Бибкод : 2018RScI...89k3111M . дои : 10.1063/1.5035171 . ISSN   0034-6748 . ПМИД   30501328 .
  25. ^ «Лекции памяти Гленна Т. Сиборга по неорганической химии» . event.berkeley.edu . Проверено 27 мая 2024 г.
  26. ^ «Серена ДеБир награждена лекцией Гленна Т. Сиборга» . www.cec.mpg.de (на немецком языке). 04.04.2023 . Проверено 27 мая 2024 г.
  27. ^ «Мастерская профессора Серены ДеБир, Малкольма Х. Чисхолма | Кафедра химии и биохимии» . chemistry.osu.edu . Проверено 27 мая 2024 г.
  28. ^ «Проф. доктор Серена ДеБеер | MPI CEC» . www.cec.mpg.de. ​Проверено 27 мая 2024 г.
  29. ^ «Грант ERC Synergy для Серены ДеБир и международной междисциплинарной команды» . cec.mpg.de. ​Проверено 27 ноября 2019 г.
  30. ^ «Примеры грантов Synergy Grants ERC 2019» . ERC: Европейский исследовательский совет . 10.10.2019 . Проверено 27 ноября 2019 г.
  31. ^ «Серена ДеБеер присоединяется к Chemical Science в качестве помощника редактора - Блог химической науки» . Проверено 27 ноября 2019 г.
  32. ^ «Доктор Серена Дебир - 2016 Лекции по неорганической химии… | Сеть ACS» . Community.acs.org . Проверено 27 ноября 2019 г.
  33. ^ «Премия Серены ДеБир за раннюю карьеру SBIC» .
  34. ^ «Грант консолидатора ERC: N2ase» .
  35. ^ «Серена ДеБир» . www.nasonline.org . Проверено 27 ноября 2019 г.
  36. ^ «Бывшие товарищи» . Слоан.орг . Архивировано из оригинала 14 марта 2018 г. Проверено 27 ноября 2019 г.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6cd6dcb443a498c100d719c01600a02f__1718205840
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/6c/2f/6cd6dcb443a498c100d719c01600a02f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Serena DeBeer - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)