Mehanokemija se u zadnjih dvadesetak godina pokazala kao inovativna i zelena metoda sinteze raznih materijala. Mehanokemijske reakcije, u kojima se kruti reaktanti melju, prilikom čega se postiže kemijska pretvorba, su često visokih iskorištenja i brzi, te koriste vrlo male količine otapala, a često ne proizvode otpadne nusprodukte. Gotovo su idealne sa sigurnosne i ekološke strane, te ih se naziva kemijom 2.0, jer su potpuno novi način provođenja kemijskih reakcija.

Međutim, obzirom da je njihova uporaba u modernoj kemiji relativno nov koncept, još uvijek malo znamo o njihovim načelima funkcioniranja. Također,  malen je broj komercijalnih uređaja u kojima se ove reakcije mogu odvijati, te oni sami ne nude mogućnosti kontrole reakcijskih uvjeta. Upravo zato su varijable koje možemo kontrolirati u sintezi dosta ograničene.

Najbolji primjer je nešto što je u otopinskoj kemiji standardna procedura – unos različitih vrsta energije u reakciju. Otopinu je jako lako zagrijati, obasjati svjetlom, kroz nju provesti napon ili ultrazvuk da usmjerimo reakciju u željenom smjeru i proizvedemo ciljani produkt, te u tim slučajevima govorimo o termokemiji, fotokemiji, elektrokemiji ili sonokemiji. Mehanokemijske reakcije se pak odvijaju u zatvorenim metalnim ili plastičnim posudama koje se kreću frekvencijom od 30 Hz, te je bez prilagodbe teško primijeniti dodatne unose energije u reakciju.

Instrumenti za mehanokemijsku sintezu iz vlastite radionice

Srećom, kako navode autori rada, Zavod za fizičku kemiju IRB-a ima izvrsnu elektroničku i mehaničku radionicu koju vodi Krešimir Rajaković, a u kojoj se već godinama u suradnji znanstvenika i inženjera razvijaju novi reaktori za mehanokemijsku sintezu i instrumenti koji omogućavaju direktno praćenje ovih reakcija i pružaju uvid u njihove mehanizme.

Znanstvenici IRB-a su stoga jedni od rijetkih u svijetu koji imaju priliku u ovim jedinstvenim reaktorima proučavati utjecaj raznih vanjskih izvora energije, poput toplinske energije i svjetlosnog zračenja na mehanokemijske reakcije. Upravo zato su znanstvenici iz Laboratorija za održivu i primijenjenu kemiju IRB-a bili pozvani od uredništva uglednog časopisa Nature Reviews Chemistry (IF 34.57) napisati pregledni o unaprjeđivanju mehanokemijske sinteze kombiniranjem mljevenja s drugim izvorima energije.

U ovom su radu, pod vodstvom dr. sc. Krunoslava Užarevića, dr. sc. Bahar Karadeniz i dr. sc. Ivane Brekalo, te uz dijeljeno prvo autorstvo mr. sc. Valentine Martinez i dr. sc. Tomislava Stolara, pružili su kritički osvrt na kombinaciju mehanokemije i drugih izvora energije te ponudili viziju smjera u kojem će se mehanokemijska sinteza i instrumentacija kretati u budućnosti.

Pokazali su da uporaba toplinske, električne, svjetlosne i energije zvuka zajedno s mehaničkom energijom mljevenja može dati poznate materijale u puno kraćem vremenu i višem iskorištenju, nego klasične otopinske ili mehanokemijske metode. Osim toga, ovako se mogu pripremiti i potpuno novi materijali koji se inače ne mogu pripraviti. Ovakve kombinirane metode se mogu primijeniti i na velikoj skali, što ukazuje na velik potencijal za kasniju uporabu u industriji.

Ovaj tim je, među ostalim, i prvi put dao ime ovakvim kombiniranim metodama, te se nadaju da će uskoro termini elektro-mehanokemija, foto-mehanokemija, sono-mehanokemija i termo-mehanokemija ući u širu uporabu temeljem ovog preglednog rada.

Ovo je prvi rad koji je grupa iz Hrvatske samostalno objavila u ovako prestižnom i utjecajnom kemijskom časopisu, što govori o poziciji hrvatskih istraživača u ovom modernom području kemije.

Dodatno, prema servisu Altmetrics, koji prati odjek rada u znanstvenoj zajednici, članak je privukao veliku pažnju međunarodne zajednice i trenutno je u gornjih 5 posto od preko 23 milijuna radova koje Altmetrics prati.

Autori su kao ključan faktor istaknuli upravo činjenicu da se ovakve reakcije mogu provoditi samo uz nove i bolje dizajnirane eksperimentalne uređaje, jer komercijalnih opcija još uvijek nema.

''Ističemo da su radovi nekoliko grupa s IRB-a i Sveučilišta u Zagrebu uvršteni u ovaj Perspective kao primjeri uspješne prilagodbe mehanokemijskih reaktora. Suradnja znanstvenika, elektroničara i strojara je stoga ključna u široj primjeni ovih kombiniranih mehanokemijskih metoda i jedan od razloga zašto je Institut Ruđer Bošković trenutno među svjetskim vrhom što se tiče polja mehanokemije'', zaključili su autori.