Laboratorij za sintezu i katalizu u čvrstom stanju bavi se istraživanjima mehanokemijskih reakcija induciranih mljevenjem, kao i općenito kemijskim pretvorbama u čvrstom stanju i bez prisutnosti otapala. U usporedbi s tradicionalnim pristupima sintezi, mehanokemijske reakcije te reakcije u čvrstom stanju nude ne samo ekološki prihvatljiviji način provođenja kemijskih reakcija nego i nove vrste kemijske reaktivnosti i selektivnosti.

S ciljem razumijevanja procesa koji se događaju za vrijeme mljevenja, mehanokemijske reakcije prate se in situ Ramanovom spektroskopijom i rendgenskom difrakcijom koje u kombinaciji s ex situ spektroskopskim eksperimentima omogućuju karakterizaciju vrsta uključenih u reakcije, te uvid u kinetiku i mehanizme koji upravljaju mehanokemijskim transformacijama. 

Istraživački pravci Laboratorija su brojni te su usmjereni na:

• reakcijske mehanizme prijelaznim metalima katalizirane aktivacije inertne veze C-H; kemijsku sintezu aktivacijom veze C-H, mehanokemijske reakcije pregradnje u čvrstom stanju; mehanokemijske reakcije s prijenosom elektrona; supramolekulsku kemiju u čvrstom stanju s primjenom u katalizi; kinetički izotopni efekt
• mehanizme tekućinom potpomognutih reakcija mljevenjem; dinamiku izmjene atoma i molekula u mljevenom uzorku; stereoselektivnu sintezu u čvrstom stanju; mehanokemijsku reaktivnost kokristala
• mehanokemijsku pripravu grafena i grafen-oksida
• primjenjivost mehanizama otopinskih reakcija na reakcije u čvrstom stanju
• mehanokemijske polimorfne transformacije,
• mehanizme reakcija u čvrstom stanju u kojima nastaje nova veza ugljik-ugljik ili ugljik-heteroatom; utjecaj različitih katalizatora na mehanizme i kinetiku aktivacije i funkcionalizacije veze C-H u čvrstom stanju
• utjecaj temperature na mehanizme i kinetiku mehanokemijskih reakcija; utjecaj vrste kuglica za mljevenje i frekvencije na reaktivnost; razvoj novih metoda in situ praćenja tijeka mehanokemijskih reakcija
• razvoj novih katalizatora prijelaznih metala
• razvoj novih aspekata mehanokemijske reaktivnosti kroz razvoj novih vrsta mlinova