Posizioni ricoperte precedentemente nel medesimo ateneo o in altri:
dal 01/10/2015 Professore Associato Università degli Studi di FIRENZE
TITOLI DI STUDIO
2001 Dottorato di Ricerca in Scienze Chimiche, Università di Firenze, XIV Ciclo, Titolo della Tesi: "On the Role of Water and Additives in the Hydration of Portland Cement: a Neutron and X-Ray Scattering Study". Tutori: Prof. P. Baglioni, Prof. S.H. Chen.
In collaborazione con il Dip. di Ingegneria Nucleare del Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA e CTGItalCementi Group.
1998 Laurea in Chimica 110/110 e Lode. (Indirizzo: Chimica-Fisica), Università degli Studi di Firenze. Tesi: "Strutture Supra-molecolari da Calixareni in Sistemi Host-Guest".
Relatore: Prof. P. Baglioni. Correlatore: Dott. P. Lo Nostro.
In collaborazione con Prof. R. Ungaro e Prof. A. Pochini, Dip. di Chimica Organica e Industriale, Università degli Studi di Parma.
1992 Maturità ISTITUTO TECNICO Indirizzo: Chimica Industriale 58/60 presso I.T.I.S. "Tullio Buzzi", Prato.
Materie di indirizzo: Chimica Analitica Strumentale, Chimica Organica, Chimica Fisica, Chimica Industriale e Impianti Chimici.
PERCORSO PROFESSIONALE
Dal 2010 Professore Associato per il settore scientifico-disciplinare CHIM02 presso la Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali dell'Università degli Studi di Firenze.
Dal 2005 Professore Aggregato per il settore scientifico-disciplinare CHIM02 presso la Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali dell'Università degli Studi di Firenze.
Dal 2005 Ricercatore universitario per il settore scientifico-disciplinare CHIM02 presso la Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali dell'Università degli Studi di Firenze.
2002-2004 Assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Firenze Titolo del progetto di Ricerca: "Studio Della Cinetica di Transizione Vetrosa in Proteine come Modello per Sistemi Dominati da Interazioni Attrattive a Corto Raggio."
1998-1999: Contratto di collaborazione coordinata e continuativa presso il Consorzio per lo Sviluppo dei Sistemi a Grande Interfase (CSGI) finanziato dalla Comunità Europea ( JOULE, contratto JOR3-CT98-0307) finalizzato allo sviluppo e stabilizzazione di un'emulsione Bio-Olio/Diesel e il suo impiego in motori diesel. I risultati ottenuti per quanto riguarda la parte di emulsificazione sono stati coperti dal brevetto riportato di seguito.
ATTIVITA' SCIENTIFICA
Dal 1999 Attività periodica e continuativa di ricerca come Principal Investigator nell'ambito di TMR, Large Scale Facilities della Commissione Europea presso il:
Laboratoire Leon Brillouin (LLB), CEA-CNRS Saclay, Parigi (Francia);
Hahn-Meitner Institut - BENSC, Berlino, (Germania);
Instute Laue Langevin (ILL), Grenoble (Francia); SINQ, Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen (Svizzera).
Dal 1999 Attività periodica e continuativa di ricerca come Principal Investigator presso Large Scale Facilities USA:
NIST Center for Neutron Scattering (NCNR), Gaithersburg (MD-USA);
Intense Pulsed Neutron Source (IPNS), Argonne (IL-USA); Advanced Photon Source (APS), Argonne (IL-USA);
National Synchrotron Light Source (NSLS), Brookhaven, (LI-USA); Spallation Neutron Source (SNS), Oak Ridge, (TN-USA).
1999-2001 Visiting Scholar presso il Dip. di Ingegneria Nucleare del Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA.
COMUNICAZIONI ORALI SU INVITO A CONGRESSI/WORKSHOP/SCUOLE
1) E. Fratini, "Protein Cluster Phases", XXIV Congresso Nazionale della Società Chimica Italiana, Lecce (Italia), Settembre 2012.
2) E. Fratini, "Neutron Scattering on C-S-H", Workshop on C-S-H, Lausanne (Svizzera), Ottobre 2011.
3) E. Fratini, "Influence of Cellulose Derivatives on Hydration Kinetics and Translational Dynamics of Water in Cement Pastes", 20th NANOCEM Meeting, Monaco (Germania), Ottobre 2010.
4) E. Fratini "Hydration of Cement pahses and Nanocages", SISN Annual Meeting, Roma (Italia), Giugno 2010.
5) E. Fratini "Proteins Remain Soft at Lower Temperatures under Pressure", XXIII Congresso Nazionale della Società Chimica Italiana, Sorrento (Italia), Luglio 2009.
6) E. Fratini "Dynamics of Hydration Water by QENS", IX School of Neutron Scattering, S. Margherita di Pula (Italia), Settembre 2008.
7) E. Fratini "Cement Hydration: spectroscopic evidences of the water nature", International workshop on "Scattering Methods for Investigation of Structure and Dynamics of Soft Condensed Matter", Firenze (Italia), Novembre 2005.
8) E. Fratini, "Influence of Additives on particle and pore size distributions in single clinker pastes and reconstituted cement during setting", 8th NANOCEM Meeting, Losanna (Svizzera), Dicembre 2004.
9) E. Fratini "Hydration kinetics of cement pastes in the presence of additives", 7th NANOCEM Meeting, Morges (Svizzera), Aprile 2004.
10) E. Fratini "The translational dynamics of water in curing cement phases: A QENS study", 2nd Annual Congress CSGI, Pavia (Italia), Giugno 2003.
EF autore o co-autore di circa 60 presentazioni orali a congresso, tra le quali circa 15 presentate personalmente.
PRODUZIONE SCIENTIFICA E BIBLIOMETRIA
EF è autore di 78 (81) pubblicazioni con peer reperibili su WebofScience (Scopus), 3 brevetti nazionali o internazionali, più 5 lavori attualmente inviati o in corso di stampa.
L'elenco aggiornato delle pubblicazioni è reperibile on-line: http://www.researcherid.com/rid/C-9983-2010 (http://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=6603821905)
Il numero totale di citazioni è circa 1300 (di cui la metà solo negli ultimi 3 anni), la media di citazioni per lavoro è di 16, con un indice di Hirsch di 20 su WebofScience (21 su Scopus).
A novembre 2012 il candidato supera tutte e tre le mediane calcolate da ANVUR per il settore concorsuale 03/A2 sia per l'abilitazione alla seconda che alla prima fascia di docenza. (A titolo di esempio con Scopus risultano 63 pubblicazioni negli ultimi dieci anni, 101 citazioni normalizzate all'eta' accademica ed un Indice H contemporaneo di 14).
La maggioranza dei lavori di EF è pubblicata su Journal of Physical Chemistry (B, C e Letters) (American Chemical Society).
A testimonianza della rilevanza della produzione scientifica come dettagliato dai parametri bibliometrici, si
fa presente che molti dei lavori pubblicati dal candidato sono stati selezionati dal Virtual Journal of Biological Physics Research e dal Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology nonché presentati negli highlights di Enti di ricerca internazionali quali NCNR, ILL, SNS e APS.
PRINCIPALI CONTRIBUTI SCIENTIFICI (CON COLLABORATORI)
Prima caratterizzazione sperimentale della dinamica traslazionale dell'acqua di idratazione in silicato tricalcico tramite diffusione quasi elastica di neutroni [J. Phys. Chem. B 106, 2002, 158]*
Prima caratterizzazione sperimentale della cinetica di idratazione [J. Phys. Chem. B, 106, 2002, 11572-11578]* e dello stato dell'acqua di idratazione in silicato tricalcico tramite spettroscopia nel vicino infrarosso e calorimetria a scansione differenziale a basse temperature [J. Phys.: Condens. Matter 18, 2006, S2467; J. Phys. Chem. B 110, 2006, 16326; J. Phys. Chem. B 113, 2009, 3080]*
Messa a punto della sintesi e prima caratterizzazione sperimentale della unità base in fasi di silicato di calcio idrato tramite diffusione di neutroni a basso e medio angolo. La curva di scattering è stata analizzata attraverso un modello innovativo. [J. Phys. Chem. C, 116, 2012, 5055−5061]*
Prima evidenza sperimentale della presenza di un crossover da liquido fragile a liquido strong nella dinamica traslazionale dell'acqua nel primo shell di idratazione di lisozima e acidi nucleici (DNA, RNA) tramite diffusione di neutroni quasi elastica [PNAS 104, 2006, 9012; J. Chem. Phys. 125, 2006, 171103; Physical Review E 77, 2008, 011908] e sua soppressione ad alta pressione nel caso specifico del lisozima. [J. Phys. Chem. B 113, 2009, 5001]
Prima evidenza sperimentale della presenza di un crossover dinamico da liquido fragile a liquido strong nell'acqua di idratazione del cemento tramite diffusione quasi elastica di neutroni [J. Phys.: Condens. Matter 20, 2008, 502101]*
Nuovi modelli per la comprensione dei potenziali di interazione in soluzioni concentrate di proteine [Phys. Rev. Lett. 95, 2005, 118102] e prima evidenza dell'esistenza di un cluster dinamico [J. Phys. Chem. Lett. 1, 2010, 126; J. Phys. Chem. B 115, 2011, 7238]
Prima evidenza sperimentale tramite misure di raggi X inelastici di propagazione di fononi in polveri idratate di proteine/enzimi e sua implicazione nell'attività biologica [Phys. Rev. Lett. 101, 2008, 135501; Soft Matter 7, 2011, 9848-9853]
Prima evidenza sperimentale tramite misure di diffusione di neutroni a basso angolo della struttura frattalica delle lignine in oli da pirolisi e sua implicazione nella stabilita' ed utilizzo come combustibile [Langmuir 22, 2006, 306]*
*EF è primo o secondo autore e/o l'ideatore della ricerca
COLLABORAZIONE CON GRUPPI INTERNAZIONALI.
EF e' membro attivo del Consorzio Europeo NANOCEM con il quale partecipa da associato al progetto TRANSCEND (FP7-PEOPLE-MC-ITN) per il training di 15 Early Stage Researchers (ESR).
Di seguito si riportano le collaborazioni ancora attive con gruppi di ricerca stranieri:
Prof. S.-H. Chen (MIT, MA-USA); Prof. Z. Yang (University of Illinois, ILL-USA); Dr. F. Winnefeld (EMPA, Svizzera); Dr. J. Teixeira (LLB, Francia); Dr. A. Faraone e Dr. Y. Liu (NCNR, MD-USA); L. Procar (ILL, Grenoble); Dr. W.R. Chen e Dr. E. Mamontov (SNS, TN-USA).
COLLABORAZIONI CON PARTNER INDUSTRIALI
EF e' membro, tramite CSGI-UNIFI del Centro di Riferimento Ricerche Procter&Gamble per il Sud Europa, nel quadro del Master Agreement tra CSGI e Procter&Gamble, Cincinnati Ohio.
Ha coordinato una collaborazione scientifica con Martelli Srl per lo sviluppo di una formulazione dentifricia
remineralizzante per smalto e dentina basata su idrossiapatite nanostrutturata e funzionalizzata.
Ha coordinato una collaborazione scientifica con Lamberti SpA per la caratterizzazione di additivi a base di guar per materiali da costruzione.
Ha svolto attività di consulenza e supporto scientifico per Cabro SpA sulla caratterizzazione e messa a punto di formulazioni basate su nanomateriali.
Ha svolto attività di consulenza e supporto scientifico per Italcementi Group sulla caratterizzazione e messa a punto di impasti cementizi innovativi.
L'interesse scientifico di EF è rivolto alla Chimica Fisica dei Colloidi e dei Sistemi a Grande Interfase in genere, con particolare riguardo allo studio e caratterizzazione di materiali nanostrutturati e alla comprensione della dinamica dell'acqua interfasale e/o confinata in detti sistemi. L'attività scientifica del proponente pur essendo omogenea nella tematica della "Soft Condensed Matter" può essere schematicamente distribuita su 6 argomenti principali dei quali solo i primi 4 verranno descritti in dettaglio.
A partire dal dottorato di ricerca, EF ha svolto ricerche innovative sulla dinamica traslazionale dell'acqua di idratazione tramite diffusione di neutroni quasi-elastici (QENS) e la caratterizzazione strutturale dei prodotti di idratazione tramite diffusione di sonda a basso angolo (SANS/SAXS) e microscopie elettroniche (SEM). A questo riguardo è stata avviata una collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Nucleare del MIT dove il proponente ha passato circa 2 anni come affiliato. La collaborazione con il gruppo del MIT ha portato alla messa a punto della tecnica QENS per lo studio della cinetica di idratazione e per la tipizzazione temporale delle frazioni di acqua presenti all'interno delle fasi idrate. Successivamente è stato possibile tramite deconvoluzione delle bande nel vicino infrarosso in funzione della temperatura definire lo stato dell'acqua confinata nella porosità del cemento mentre tramite calorimetria a scansione differenziale è stato possibile tipizzare e quantificare l'evoluzione della mesoporosità nel nanometro in accordo al modello colloidale del cemento. [J. Phys.: Condens. Matter 18, 2006, S2467; J. Phys. Chem. B, 110, 2006, 16326; J. Phys. Chem. B 113, 2009, 3080] In questo ambito gli interessi scientifici del proponente si sono spostati, recentemente, sulla sintesi di fasi idrate di silicato di calcio "pure" al fine di individuare l'unità base presente nei prodotti di idratazione del cemento e sulla possibilità di ingegnerizzare detta unità tramite l'impiego di additivi di varia natura (organici e/o inorganici) al fine di migliorare le proprietà meccaniche e la durabilità del cemento. [J. Phys. Chem. C, 116, 2012, 5055] Questa linea di ricerca del candidato è portata avanti dal candidato in modo autonomo e originale nel panorama scientifico italiano e internazionale.
Per quanto riguarda il primo shell di idratazione in biomacromolecole l'analisi della dinamica traslazionale al variare della temperatura e dell'idratazione ha permesso di mostrare la presenza di un crossover da liquido fragile a liquido strong [PNAS 104, 2006, 9012-9016; J. Chem. Phys. 125, 2006, 171103; Physical Review E 77, 2008, 011908; J. Phys. Chem. B 113, 2009, 50015006] nonché la sua soppressione ad alta pressione [J. Phys. Chem. B 113, 2009, 50015006]. Questi studi sono intimamente collegati all'ipotesi dell'esistenza di un secondo punto critico dell'acqua e all'effetto dell'idratazione sulla funzionalità biologica e enzimatica. Lo stesso tema è stato ripreso e approfondito studiando i moti collettivi tramite raggi X inelastici (IXS) ed in particolare la propagazione fononica. I risultati principali mostrano una selettività della struttura secondaria nella propagazione dei moti collettivi ed una sua attivazione di tipo termico e a mezzo dell'acqua di idratazione. [Phys. Rev. Lett. 101, 2008, 135501; Soft Matter 7, 2011, 9848]
Il candidato ha inoltre partecipato attivamente alla messa a punto di potenziali di interazione di tipo multi-Yukawa, sia da un punto di vista sperimentale che teorico, per la modellizzazione di sistemi colloidali densi quali sono le soluzioni concentrate di proteine con lo scopo di comprendere i fenomeni di arresto strutturale che regolano i processi di cristallizzazione e le patologie mediche associate all'aggregazione proteica [Phys. Rev. Lett. 95, 2005, 118102]. Questi studi hanno portato ad evidenziare l'esistenza di un cluster dinamico oligo-proteico [J. Phys. Chem. Lett. 1, 2010, 126; J. Phys. Chem. B 115, 2011 7238] come entità primordiale di crescita dell'aggregato.
Per quanto riguarda la chimica fisica applicata al trasferimento tecnologico e' infine importante ricordare l'impegno del candidato nella stabilizzazione di un'emulsione di olio da pirolisi (BCO) in diesel da utilizzarsi in motori a combustione (vedi sezione brevetti) e la caratterizzazione della microstruttura delle lignine contenute nel BCO come chiave nella comprensione della stabilita' e possibilità di utilizzo dello stesso. [Langmuir 22, 2006, 306]
Legenda
