Nocera は 1984 年にミシガン州立大学の助教授として着任し、1990 年に同大学の正教授となった。
1997 年にマサチューセッツ工科大学の化学教授に転じ、エネルギー学の W. M. Keck 教授 (2002-2007) およびヘンリー・ドレイファス教授 (2007-2013) として活動した。 2008年に設立されたMITのSolar Revolution Projectのディレクターを務める。 2012年2月、Nocera氏は研究グループをマサチューセッツ州ケンブリッジのハーバード大学化学・化学生物学部に移すことに同意し、Patterson Rockwoodエネルギー学教授に就任した。 人工光合成に関する彼の研究は、生物学と化学におけるエネルギー変換のメカニズム、特に多電子励起状態とプロトン結合電子移動（PCET）に関わる基礎研究から発展したものです。
Nocera氏は、太陽エネルギーは長期的なエネルギー需要を満たすためにスケールアップできる可能性を秘めており、エネルギー戦略の開発には光合成プロセスのより良い理解が不可欠である、と主張しています。
多電子励起状態編集
2電子結合と多電子励起状態に関するNoceraの初期の研究は、励起状態化学における新しいパラダイムを確立したと考えられている。 2電子混合原子価の考え方は、1電子混合原子価化合物と2電子混合原子価化合物は類似しており、1電子混合原子価化合物は1電子ステップで反応し、2電子混合原子価化合物は2電子ステップで反応する可能性があるというものである。 さらに、2電子の結合は4つの多電子状態を引き起こすと予測される。 Nocera教授の研究室では、金属錯体やクラスターの励起状態について幅広く研究している。 Twisted Quadruple Bond Metal-Metal Complexの2光子励起スペクトルにより、遷移金属錯体のプロトタイプの4重結合に必要な4つの状態の記述が完成した。
2電子混合原子価のアイデアを基に、HeydukとNoceraは光駆動の分子光触媒を開発した。 光の吸収によってジロジウム化合物の2つのRhII-X結合が切れ、活性なロジウム触媒が得られ、これがハロゲン化水素酸と反応できるようになった。
The artificial leafEdit
2008年、NoceraとMatthew Kanan博士研究員は、水を水素と酸素ガスに分解できる、水の酸化のための陽極電極触媒を作り、人工光合成への重要なステップを踏み出したと考えられている。 この触媒は、比較的安価で入手しやすいコバルトとリン酸塩を用いたものである。 この触媒は、太陽光を使って水を酸素とプロトンに分解することができ、白金などの水素ガス生成触媒と結合させることができる可能性がある。 2009年、Nocera氏はSun Catalytix社を設立し、太陽光を貯蔵可能な水素に変換して発電に利用するシステムのプロトタイプ設計を開発した。 このようなシステムには、水素貯蔵、太陽電池、燃料電池の経済的に実現可能なコンポーネントを作るための技術的・商業的ブレークスルーの両方が必要である。 2010年10月、ノセラはインドのタタ・グループと研究開発を支援する契約を締結した。 2011年、Nocera氏と彼の研究チームは、初の実用的な「人工葉」の作成を発表しました。これは、トランプサイズの高度な太陽電池で、水を酸素と水素に分解し、自然の光合成の10倍の効率を実現するものです。 シリコン太陽電池の片面には、シリコンの酸化を防ぐための保護膜の上にコバルト触媒の薄膜を、もう片面には水から水素を分離するためのニッケル系触媒を塗布したもので、シリコン太陽電池とニッケル系触媒の組み合わせは、世界で初めてである。 この人工葉は、米タイム誌の2011年の発明トップ50に掲載された。
しかし、2012年5月、Sun Catalytix社は、この試作品の規模を拡大しないことを表明した。 コストの大きな要因である太陽光発電インフラの建設は、既存のエネルギー源を置き換えるにはまだ高価すぎると判断されたのだ。 ノセラは、「この技術を市場に出すのは大変なことだ」と言ったという。 それでも、ハーバード大学などの研究者は、人工葉の可能性を調査し続け、コストを削減し、効率を高める方法を探している。
低コストなフロー電池編集
より迅速に市場に投入できる製品の開発を期待して、Sun Catalytixはグリッド規模および商業規模の貯蔵に使用する低コストの充電式フロー電池の開発にビジネスモデルを再集中させた。 2014年、Sun CatalytixはLockheed Martinに買収されたが、これは同社のマイクログリッドでフロー電池を使用することに興味があったためだ。
Proton-coupled electron transferEdit
Noceraが先駆者と見なされる他の分野は、プロトン結合電子移動（PCET）だ。 電子移動とプロトン移動が結合したプロセスとして研究できるというアイデアを生み出したのは彼ではありませんが、そのような研究のモデルを示す基礎となる論文の 1 つを 1992 年に発表しています。 ドナーに亜鉛ポルフィリン、アクセプターに3,4-ジニトロ安息香酸を用い、亜鉛ポルフィリンの光励起と水素結合を利用した電子移動の過程を示したのである。 これは、生体エネルギー変換の研究モデルとして、この手法が有効であることも示している。 PCETは、生物学的プロセスにおけるエネルギー変換を分子レベルで研究するための重要な技術となっている。
その他の研究 編集
その他の貢献としては、スピンフラストレーション系や超伝導体の伝導機構の研究に興味深いS=1/2カゴメ格子の合成、マイクロスケールおよびナノスケールで使用するマイクロ流体光学化学センサの開発、分子タグ速度計測（MTV）技術などがあります。 また、Photochemistry and Radiation Chemistry (1998)の共同編集者でもある。 また、いくつかの大企業の科学諮問委員会および編集委員会のメンバーでもある。 Inorganic Chemistry Communicationsの初代編集者であり、ChemSusChemの初代編集委員長であった
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