Znanstvenici Instituta Ru\u0111er Bo\u0161kovi\u0107 (IRB) udru\u017eili su snage s kolegama sa Sveu\u010dili\u0161ta u Cagliariju kako bi istra\u017eili na\u010dela kemijskih reakcija potaknutih mehani\u010dkom silom. Rezultati istra\u017eivanja rasvjetljavaju intrigantnu vezu izme\u0111u brzine mehanokemijskih reakcija i energije koju kemijski uzorci apsorbiraju tijekom procesa mljevenja. Ovi rezultati ne samo da pru\u017eaju dublje razumijevanje mehanokemije, ve\u0107 otvaraju vrata za inovacije u pobolj\u0161anju kemijskih reakcija i oblikovanju u\u010dinkovitijih postupaka mljevenja u budu\u0107nosti.<\/p>\n\n\n\n
Iza vrijednih rezultata, koji su nedavno objavljeni u uglednim znanstvenim \u010dasopisima Faraday Discussions<\/a> i Angewandte Chemie International Edition<\/a>, stoji tim znanstvenika iz Laboratorija za sintezu i katalizu u \u010dvrstom stanju IRB-a, koji uz doktorandicu Leonardu Vugrin, \u010dine dr. sc. Goran Mileti\u0107, dr. sc. Marina Juriba\u0161i\u0107 Kulcs\u00e1r i dr. sc. Ivan Halasz, te kolege s talijanskog Sveu\u010dili\u0161ta u Cagliariju, doktorandica Maria Carta, prof. Pier Carlo Ricci i prof. Francesco Delogu <\/p>\n\n\n\n Razmi\u0161ljanje izvan okvira ve\u0107 dobro poznatih kemijskih zakona koji se primjenjuju kod kori\u0161tenja otapala u kemijskim reakcijama, posebice zbog sve ve\u0107e brige za okoli\u0161em, doprinijelo je eksponencijalnom rastu broja istra\u017eivanja kemijskih transformacija izazvanih primjenom mehani\u010dke sile. Posebna grana kemije koja prou\u010dava kako se kemijske reakcije doga\u0111aju kada tvari pod utjecajem mehani\u010dke sile mijenjaju svoje strukture i br\u017ee reagiraju zove se mehanokemija.<\/p>\n\n\n\n Upravo je ova grana kemije, od strane Me\u0111unarodne unije za \u010distu i primijenjenu kemiju svrstana me\u0111u deset tehnologija koje imaju potencijal promijeniti svijet.<\/p>\n\n\n\n Naime, mehanokemijske reakcije su posebne kemijske reakcije koje se odvijaju pod utjecajem mehani\u010dke sile. Uobi\u010dajeno, kemijske reakcije se doga\u0111aju kada se dvije tvari pomije\u0161aju u otopini ili plinu. Me\u0111utim, kod mehanokemijskih reakcija, tvari i kuglice za mljevenje stavljaju se u reakcijsku posudu koja vibrira u kugli\u010dnom mlinu. Mlin tada stvara mehani\u010dku silu koja stiska i mijenja tvari. Ta mehani\u010dka sila mijenja strukturu molekula i poma\u017ee u ubrzavanju reakcija. Tako se, uz pomo\u0107 kuglica za mljevenje, kemijske reakcije odvijaju br\u017ee nego ina\u010de, \u0161to otvara nove mogu\u0107nosti za stvaranje efikasnijih i ekolo\u0161ki prihvatljivijih kemijskih procesa u razli\u010ditim industrijama.<\/p>\n\n\n\n Koncepti “zelene kemije” sve vi\u0161e dobivaju na va\u017enosti, pogotovu s obzirom na razvoj alata koji omogu\u0107uju provo\u0111enje kemijskih reakcija na nove na\u010dine, i to od miligramske do kilogramske skale. Istra\u017eivanja koje je proveo ovaj tim znanstvenika pridonose dubljem razumijevanju mehanokemije.<\/p>\n\n\n\n ”Upravo nam pra\u0107enje kemijskih reakcija tijekom mljevenja i istra\u017eivanje utjecaja mehani\u010dke energije na kemijske promjene omogu\u0107ava dublje uvide u ove postupke. Za mehanokemijske reakcije klju\u010dan je prijenos energije na sustav koji se melje, a ovisno o koli\u010dini prenesene energije posti\u017eu se nu\u017eni uvjeti za kemijsku transformaciju. Ispitivanje kako razli\u010dit unos mehani\u010dke energije utje\u010de na mehanokemijsku reaktivnost omogu\u0107ava nam bolje shva\u0107anje ovih sve zna\u010dajnijih procesa,” obja\u0161njava Leonarda Vugrin, doktorandica Laboratorija za sintezu i katalizu u \u010dvrstom stanju na IRB-u te jedna od prvih autorica.<\/p>\n\n\n\n Nova saznanja omogu\u0107avaju znanstvenicima planiranje i optimizaciju mehanokemijskih reakcija, jer, ako znaju kako kontrolirati prijenos energije, znanstvenici mogu pobolj\u0161ati te reakcije i u\u010diniti ih u\u010dinkovitijima.<\/p>\n\n\n\n ‘Povrh toga, to saznanje mo\u017ee se koristiti za usporedbu razli\u010ditih vrsta kugli\u010dnih mlinova i razumijevanje koji su od njih u\u010dinkovitiji za odre\u0111ene reakcije. To je korisno jer razli\u010dite reakcije mogu zahtijevati razli\u010dite uvjete mljevenja, a ovo istra\u017eivanje poma\u017ee nam shvatiti koji uvjeti najbolje funkcioniraju,” isti\u010de Vugrin. <\/p>\n\n\n\n ‘U sklopu dva istra\u017eivanja ispitivali smo kako mehani\u010dka sila utje\u010de na kemijske reakcije. Reakcije smo u stvarnom vremenu pratili Ramanovom spektroskopijom in situ, tehnikom koju smo razvili na IRB-u. Osim toga, koristili smo specifi\u010dne kineti\u010dke modele razvijene na Sveu\u010dili\u0161te u Cagliariju kako bismo opisali eksperimentalne rezultate. Rezultati do kojih smo do\u0161li otvaraju nov uvid u procese koji le\u017ee u osnovi ovakvih kemijskih transformacija te predstavljaju zna\u010dajan korak prema razumijevanju mehanokemije,” obja\u0161njava dr. sc. Ivan Halasz, voditelj laboratorija i dopisni autor na radu.<\/p>\n\n\n\n Iako su potrebna dodatna istra\u017eivanja za stvaranje potpune mehanisti\u010dke slike, ovi rezultati otvaraju uzbudljive mogu\u0107nosti za prou\u010davanje brzih reakcija i stvaranje inovativnih kemijskih procesa, te utiru put odr\u017eivijim kemijskim procesima.<\/p>\n\n\n\n Uklanjanjem potrebe za otapalima i smanjenjem reakcijskih temperatura, mehanokemija se pojavljuje kao zelenija i ekolo\u0161ki prihvatljivija alternativa, zna\u010dajno smanjuju\u0107i utjecaj kemijske proizvodnje na okoli\u0161.<\/p>\n\n\n\nNapredak prema zelenijoj kemiji<\/h2>\n\n\n\n