Martedì 9-11 o previo appuntamento telefonico/via mail

(Firenze, 1983)

Professore Associato di Chimica Fisica presso il Dipartimento di Chimica (DICUS)

Informazioni generali

2025(Mar)-presente: Professore Associato, Dipartimento di Chimica, Università di Firenze (CHEM-02/A)

2022(Mar)-2025(Feb): Ricercatore tipo B, Dipartimento di Chimica, Università di Firenze (CHEM-02/A)

2020(Set)-2022(Feb): Ricercatore tipo A, Dipartimento di Chimica, Università di Firenze (CHEM-02/A)

2020(Feb)-2020(Ago): Post-doc (assegno di ricerca) presso il Dipartimento di Chimica, Università di Firenze.

2019(Dic)-2020(Gen): Post-doc presso il CSGI del Dipartimento di Chimica, Università di Firenze nell'ambito del progetto europeo H2020 Apache su “Meso- and macroporous materials for acids sorption”.

2018-2019: Post-doc presso il Dipartimento di Chimica, Università di Firenze.

2015-2018: Post-doc presso il CSGI del Dipartimento di Chimica, Università di Firenze nell'ambito del progetto europeo H2020 Nanorestart su “Nanosystems for the conservation of wood, canvas and paper”.

2012-2014: Post-doc presso il CSGI del Dipartimento di Chimica, Università di Firenze nell'ambito del progetto europeo FP7 Nanoforart su “Deacidification and protection of organic based materials”.

2011: Post-doc presso il CSGI del Dipartimento di Chimica, Università di Firenze nsu "Nanotechnology development for the consolidation and protection of artworks".

2008-2011: Dottorato di Ricerca in Scienza per la Conservazione dei Beni Culturali presso l'Università degli Studi di Firenze. Titolo: "Innovative treatments for the conservation of cellulosic materials". Relatore: Prof. P. Baglioni (Università di Firenze).



Attività scientifica

A partire dal dottorato di ricerca, mi sono occupata della preparazione di nanoparticelle di idrossidi e carbonati di metalli alcalino terrosi, usando sia strategie di sintesi bottom-up che top-down. La co-precipitazione da soluzione acquosa e i metodi solvotermici sono stati usati per produrre nanoparticelle piccole, pure e con controllo della cristallinità (altamente cristalline o amorfe). La cinetica di carbonatazione delle nanoparticelle di idrossido di calcio è stata approfondita anche in presenza di polimeri organici impiegati per il consolidamento a partire dagli anni ’60. Più recentemente tale cinetica è stata anche descritta con un modello di nucleazione e crescita (boundary nucleation and growth model, BNGM) che tiene conto dell’effetto dell’area superficiale delle particelle sulla cinetica di carbonatazione.
Per quanto riguarda la parte più applicativa della mia ricerca, le dispersioni di nanoparticelle sono state utilizzate per il consolidamento di pietre e affreschi e per la deacidificazione di biopolimeri, come materiali a base di cellulosa, cuoio o pergamena. Il meccanismo di degradazione più importante della cellulosa è l’idrolisi dei legami glicosidici che è catalizzata dalla presenza di sostanze acide; tale fenomeno si traduce, macroscopicamente, nella perdita delle proprietà meccaniche originali. La degradazione della cellulosa in ambiente acido è stata studiata mediante rilassometria e diffusometria NMR, mettendo in luce come l'acidità aumenti la connettività dei pori e modifichi lo scambio tra popolazioni d'acqua localizzate nella cellulosa amorfa. L'effetto sul network cellulosico della neutralizzazione dell’acidità a seguito di un trattamento di deacidificazione è stato recentemente studiato usando le medesime tecniche. Si è dimostrato che il trattamento di deacidificazione modifica le interazioni intra- e inter-catena, portando ad una configurazione del network cellulosico simile a quella che caratterizza il campione non invecchiato in termini di parametri diffusivi, confermando l’effetto benefico dovuto all’uso di nanoparticelle alcaline.

Nell'ambito del progetto europeo NANORESTART (2015-2018), ho sviluppato sistemi ibridi per il rinforzo e il controllo del pH dei materiali a base di cellulosa. In particolare, a tale scopo sono state utilizzate miscele di nanocellulose e nanoparticelle alcaline disperse in soluzioni idroalcoliche. Le interazioni tra nanocellulose e nanoparticelle alcaline sono state approfondite utilizzando scattering di raggi X e misurazioni reologiche, quali scansioni in frequenza e ampiezza e test di tixotropia a tre intervalli. Più recentemente, mi sono concentrata sulla funzionalizzazione dei cristalli di nanocellulosa con l'obiettivo di aumentarne la dispersibilità in etanolo puro, che offre buone proprietà bagnanti senza alterare le fibre di cellulosa. Tra le procedure testate, il grafting di acido oleico su nanocellulosa mediante 1'-carbonildiimidazolo (CDI) ha permesso di ottenere un prodotto modificato che può essere disperso stabilmente in etanolo. Oltre alla cellulosa, negli ultimi anni, ho rivolto la mia attenzione ad altri biopolimeri, come, ad esempio, il pullulano e la seta.

Altre recenti attività di ricerca includono la preparazione di gel chimici e fisici per applicazioni in diversi settori, tra cui la pulitura di opere d'arte. A questo proposito, sono stati sviluppate, caratterizzate e applicate diverse tipologie di idrogel: i primi a base di gomma idrossipropilica (guar gum); i secondi costituiti da una rete di poli(2-idrossietilmetacrilato) interpenetrata da catene di poli(vinilpirrolidone); gli ultimi, a base di polivinilacol, anche in presenza di altri componenti. In particolare, il meccanismo di formazione di idrogel a base di PVA è stato oggetto di un approfondito studio con microscopia confocale, reologia e scattering di raggi X a basso angolo. Tutti questi sistemi sono stati sviluppati allo scopo di rimuovere materiali non originali da superfici artistiche. La rimozione di materiali indesiderati è stata effettuata anche utilizzando fluidi nanostrutturati di recente sviluppo, la cui caratterizzazione è stata effettuata principalmente utilizzando tecniche di scattering. Più recentemente, l’attività di ricerca si è concentrata sulla sintesi di organogel a base di olio di ricino, in grado di assorbire un'ampia selezione di solventi organici, con l'obiettivo di sviluppare uno strumento per l'intervento su superfici artistiche altamente sensibili all'acqua.

A partire dal 2017, ho lavorato su inchiostri e coloranti moderni e contemporanei che sono molto inclini al fading indotto dalla luce. A causa della loro rapida decolorazione, il rilevamento di questi materiali scrittori è estremamente impegnativo; in tal senso, abbiamo sfruttato la spettroscopia SERS impiegando nanoparticelle d'oro per sopprimere la fluorescenza e, al contempo, ottenere un aumento significativo del segnale Raman. Questo ci ha permesso di raccogliere maggiori informazioni sugli effetti della composizione della carta, e del pH e dei solventi delle nanoparticelle d'oro, sugli spettri SERS degli inchiostri danneggiati. Inoltre, allo scopo di prevenire il fading di inchiostri e coloranti sensibili alla luce, sono stati sviluppati e testati diversi protettivi, tra cui nanoparticelle di platino e monostrati di grafene. Questi ultimi, in particolare, sono stati studiati nell'ambito del progetto Proof-of-Concept GraphenART (grant agreement 779985), finanziato dall’European Research Council (ERC).

Nanoparticelle inorganiche: sintesi e caratterizzazione

Degrado e caratterizzazione di biopolimeri, principalmente polisaccaridici

Consolidamento di materiali fibrosi

Controllo del pH e deacidificazione di carta, legno e tela

Idrogel fisici e chimici e organogel per la pulitura di opere d'arte: sintesi e caratterizzazione

Fading di inchiostri moderni e contemporanei: analisi di inchiostri degradati e prevenzione del fading mediante l'uso di grafene

Preparazione e caratterizzazione di microemulsioni e fluidi nanostrutturati per la rimozione di materiali non originali da opere d'arte

Conservazione di stampe fotografiche e negativi

Caratterizzazione reologica, in regime lineare e non lineare, di materiali visc

(Florence, 1983)

Associate professor in Physical Chemistry at the Chemistry Department (DICUS)

General information

2025(Mar)-present: Associate Professor, Department of Chemistry, University of Florence (CHEM-02/A) 

2022(Mar)-2025 (Feb): Researcher type B, Department of Chemistry, University of Florence (CHEM-02/A)

2020(Sep)-2022(Feb): Researcher type A, Department of Chemistry, University of Florence (CHEM-02/A)

2020(Feb)-2020(Aug): Post-doc at the Department of Chemistry, University of Florence.

2019(Dec)-2020(Jan): Post-Doc fellowship at CSGI c/o Department of Chemistry, University of Florence, in the framework of the H2020 European project Apache on “Meso- and macroporous materials for acids sorption”.

2018-2019: Post-doc at the Department of Chemistry, University of Florence.

2015-2018: Post-Doc fellowship at CSGI c/o Department of Chemistry, University of Florence, in the framework of the H2020 European project Nanorestart on “Nanosystems for paper and canvas conservation”.

2012-2014: Post-Doc fellowship at CSGI c/o Department of Chemistry, University of Florence, in the framework of the FP7 European project Nanoforart on “Deacidification and protection of organic based materials”.

2011: CSGI Post-Doc fellowship on "Nanotechnology development for the consolidation and protection of artworks".

2008-2011: PhD in Conservation Sciences at the University of Florence. Title: "Innovative treatments for the conservation of cellulosic materials". Advisor: Prof. P. Baglioni (University of Florence).


Scientific activity

Since my PhD, I have been involved in the preparation of alkaline earth metal hydroxides and carbonates nanoparticles, using both bottom-up and top-down synthesis strategies. Co-precipitation from aqueous solution and solvothermal methods were used to produce small, pure and crystallinity-controlled nanoparticles (highly crystalline or amorphous). The carbonation kinetics of calcium hydroxide nanoparticles have also been investigated in the presence of organic polymers used for consolidation since the 1960s. More recently, this kinetics has also been described with a boundary nucleation and growth model (BNGM) that takes into account the effect of the surface area of ​​the particles on the kinetics of carbonation.
As for the most applicative part of my research, nanoparticle dispersions have been used for the consolidation of stones and frescoes and for the deacidification of biopolymers, such as cellulose, leather or parchment-based materials. The most important degradation mechanism of cellulose is the hydrolysis of glycosidic bonds which is catalyzed by the presence of acid substances; this phenomenon results, macroscopically, in the loss of the original mechanical properties. The degradation of cellulose in an acid environment was studied by NMR relaxometry and diffusometry, highlighting how acidity increases the connectivity of the pores and modifies the exchange between water populations located in amorphous cellulose. The effect on the cellulosic network of acidity neutralization following a deacidification treatment has recently been studied using the same techniques. It has been shown that the deacidification treatment modifies the intra- and inter-chain interactions, leading to a configuration of the cellulosic network similar to that which characterizes the non-aged sample in terms of diffusive parameters, confirming the beneficial effect due to the use of alkaline nanoparticles.

Within the European project NANORESTART (2015-2018), I have developed hybrid systems for the reinforcement and control of the pH of cellulose-based materials. In particular, mixtures of alkaline nanocelluloses and nanoparticles dispersed in hydroalcoholic solutions were used for this purpose. Interactions between nanocelluloses and alkaline nanoparticles were investigated using X-ray scattering and rheological measurements, such as frequency and amplitude scans and three-interval thixotropy tests. More recently, I have focused on the functionalization of nanocellulose crystals with the aim of increasing their dispersibility in pure ethanol, which offers good wetting properties without altering the cellulose fibers. Among the procedures tested, the grafting of oleic acid on nanocellulose using 1-carbonyldiimidazole (CDI) allowed to obtain a modified product that can be stably dispersed in ethanol. In addition to cellulose, in recent years, I have turned my attention to other biopolymers, such as, for example, pulp and silk.

Other recent research activities include the preparation of chemical and physical gels for applications in various sectors, including the cleaning of works of art. In this regard, different types of hydrogels have been developed, characterized and applied: the first based on hydroxypropyl gum (guar gum); the second consisting of a poly (2-hydroxyethylmethacrylate) network interpenetrated by poly (vinylpyrrolidone) chains; the latter, based on polyvinyl alcohol, even in the presence of other components. In particular, the PVA-based hydrogel formation mechanism has been the subject of an in-depth study with confocal microscopy, rheology and small-angle X-ray scattering. All of these systems have been developed with the aim of removing non-original materials from artistic surfaces. The removal of unwanted materials was also carried out using newly developed nanostructured fluids, the characterization of which was mainly carried out using scattering techniques. More recently, the research activity has focused on the synthesis of castor oil-based organogels, capable of absorbing a wide selection of organic solvents, with the aim of developing a tool for the intervention on highly artistic surfaces. sensitive to water.

Starting in 2017, I have been working on modern and contemporary inks and dyes that are very prone to light-induced fading. Due to their rapid discoloration, the detection of these writing materials is extremely challenging; in this sense, we exploited SERS spectroscopy using gold nanoparticles to suppress fluorescence and, at the same time, obtain a significant increase in the Raman signal. This allowed us to gather more information on the effects of paper composition, and the pH and solvents of gold nanoparticles, on the SERS spectra of damaged inks. In addition, in order to prevent fading of light-sensitive inks and dyes, several protectants have been developed and tested, including platinum nanoparticles and graphene monolayers. The latter, in particular, were studied as part of the Proof-of-Concept GraphenART project (grant agreement 779985), funded by the European Research Council (ERC).

Inorganic nanoparticles: synthesis and characterization

Degradation and characterization of biopolymers, mainly polysaccharides

Consolidation of fibrous materials

pH control and deacidification of paper, wood and canvas

Physical and chemical hydrogels and organogels for cleaning works of art: synthesis and characterization

Fading of modern and contemporary inks: analysis of degraded inks and prevention of fading through the use of graphene

Preparation and characterization of microemulsions and nanostructured fluids for the removal of non-original materials from works of art

Protection and conservation of photographic prints and negatives

Rheological characterization, in linear and non-linear regime, of viscoelastic materials