Marie E. Wintzer 研究室

本研究室は、触媒の性能を定量的に予測・設計する理論的枠組みの構築に取り組んでいます。具体的には、電気化学触媒や酵素の活性を支配する原理を、速度論的なモデル化により明らかにすることを目指しています。触媒反応が失活よりも速く進行するという物理的性質を利用して、反応速度と失活速度の関係式を導出し、材料の操作寿命を予測する手法を開発しています。 特に注目しているのは、基質と触媒の結合強度（結合親和性）と触媒活性の関係です。従来、最適な活性を得るには結合強度が中程度であるべきという「サバティエ原理」が知られていますが、この原理が実際の様々な酵素に普遍的に成り立つかを検証しています。複数の酵素種を対象とした分析から、結合親和性が中程度の値で活性が最大化されることを確認し、この原理の一般性を実験的に示しています。 さらに、反応条件（特に過電圧）に応じて最適な結合強度が変わることも明らかにしています。平衡状態と非平衡状態で触媒活性を最大化する設計指針が異なることを示すことで、従来の触媒設計指針の見直しを促しています。このように、基礎となる速度論を軸に、電気化学触媒と生物触媒の両領域で実証的な研究を展開しています。