Mehanokemija je posebna grana kemije koja proučava kako se kemijske reakcije događaju kada tvari pod utjecajem mehaničke sile mijenjaju svoje strukture i brže reagiraju. Prema Međunarodnoj uniji za čistu i primijenjenu kemiju, upravo je ova grana kemije svrstana među deset tehnologija koje imaju potencijal promijeniti svijet.
Kako bi istražili načela kemijskih reakcija potaknutih mehaničkom silom, znanstvenici s Instituta Ruđer Bošković surađivali su s kolegama sa Sveučilišta u Cagliariju, a rezultati istraživanja koju su nedavno objavljeni u znanstvenim časopisima Faraday Discussions i Angewandte Chemie International Edition, rasvjetljavaju vezu između brzine mehanokemijskih reakcija i energije koju kemijski uzorci apsorbiraju tijekom procesa mljevenja. Ovi rezultati ne samo da pružaju dublje razumijevanje mehanokemije, već otvaraju vrata za inovacije u poboljšanju kemijskih reakcija i oblikovanju učinkovitijih postupaka mljevenja u budućnosti.
Uobičajeno, kemijske reakcije se događaju kada se dvije tvari pomiješaju u otopini ili plinu. Međutim, kod mehanokemijskih reakcija, tvari i kuglice za mljevenje stavljaju se u reakcijsku posudu koja vibrira u kugličnom mlinu. Mlin tada stvara mehaničku silu koja stiska i mijenja tvari. Ta mehanička sila mijenja strukturu molekula i pomaže u ubrzavanju reakcija. Tako se, uz pomoć kuglica za mljevenje, kemijske reakcije odvijaju brže nego inače, što otvara nove mogućnosti za stvaranje efikasnijih i ekološki prihvatljivijih kemijskih procesa u različitim industrijama.
U istraživanju je sudjelovao tim znanstvenika iz Laboratorija za sintezu i katalizu u čvrstom stanju IRB-a, koji uz doktorandicu Leonardu Vugrin, čine dr. sc. Goran Miletić, dr. sc. Marina Juribašić Kulcsár i dr. sc. Ivan Halasz, te kolege s talijanskog Sveučilišta u Cagliariju, doktorandica Maria Carta, prof. Pier Carlo Ricci i prof. Francesco Delogu.
Dobiveni rezultati pridonose dubljem razumijevanju mehanokemije, a kako je objasnila Leonarda Vugrin, doktorandica Laboratorija za sintezu i katalizu u čvrstom stanju na IRB-u te jedna od prvih autorica, praćenje kemijskih reakcija i istraživanje utjecaja mehaničke energije na kemijske promjene omogućava dublje uvide u ove postupke. Za mehanokemijske reakcije ključan je prijenos energije na sustav koji se melje, a ovisno o količini prenesene energije postižu se nužni uvjeti za kemijsku transformaciju. Ispitivanje kako različit unos mehaničke energije utječe na mehanokemijsku reaktivnost omogućava nam bolje shvaćanje ovih sve značajnijih procesa, objasnila je Vugrin.
Nova saznanja omogućavaju znanstvenicima planiranje i optimizaciju mehanokemijskih reakcija, jer, ako znaju kako kontrolirati prijenos energije, znanstvenici mogu poboljšati te reakcije i učiniti ih učinkovitijima.
U sklopu dva istraživanja ispitivali smo kako mehanička sila utječe na kemijske reakcije. Reakcije smo u stvarnom vremenu pratili Ramanovom spektroskopijom in situ, tehnikom koju smo razvili na IRB-u. Osim toga, koristili smo specifične kinetičke modele razvijene na Sveučilište u Cagliariju kako bismo opisali eksperimentalne rezultate. Rezultati do kojih smo došli otvaraju nov uvid u procese koji leže u osnovi ovakvih kemijskih transformacija te predstavljaju značajan korak prema razumijevanju mehanokemije, objašnjava dr. sc. Ivan Halasz, voditelj laboratorija i dopisni autor na radu.
Iako su potrebna dodatna istraživanja za stvaranje potpune mehanističke slike, ovi rezultati otvaraju uzbudljive mogućnosti za proučavanje brzih reakcija i stvaranje inovativnih kemijskih procesa, te utiru put održivijim kemijskim procesima. Uklanjanjem potrebe za otapalima i smanjenjem reakcijskih temperatura, mehanokemija se pojavljuje kao zelenija i ekološki prihvatljivija alternativa, značajno smanjujući utjecaj kemijske proizvodnje na okoliš.
