生物无机催化研究组

全球能源危机日益严重，能源小分子（如N₂、O₂、H₂O、CO₂等）的催化活化受到广泛的关注，酶作为一种高效的生物催化剂，在催化反应中呈现出高度的区域选择性和立体专一性，是目前的研究热点。自然界中的酶大部分都是金属酶，过渡金属位于催化活性位置。本研究组主要进行金属酶及模拟金属配合物催化能源小分子活化和化学转化的反应机理的基础研究，为设计具有高度专一性的新型催化剂提供新思路。

阐明化学反应机制的关键核心是捕捉并分析催化体系中转瞬中间体的电子结构。鉴于研究物寿命很短，相对于晶体学分析，研究光谱学特征往往是更好的选择。为此，本研究组采用电子顺磁共振（EPR）、⁵⁷Fe穆斯堡尔谱、磁圆二色谱（MCD）、共振拉曼（rR）和红外光谱（Ir）等光谱学手段研究关键中间体的光谱学特征，便于在真实的催化体系中检测到瞬态化合物，然后将电子结构与观测到的催化活性结合分析。

为探究反应机理，本研究组在理论上采用密度泛函理论和基于波函数的从头算DLPNO-CCSD(T)和CASSCF/NEVPT2的量子化学方法。通过高精度的理论计算预测反应能量和势垒高度，推测可能进行的化学转变并建立关键中间体的构效关系。