Gauge Topological Nature of the Superconductor-Insulator Transition

It has long been believed that, at absolute zero, electrons can form only one quantum coherent state, a superconductor. Yet, several two dimensional superconducting systems were found to harbor the superinsulating state with infinite resistance, a mirror image of superconductivity, and a metallic state often referred to as Bose metal, characterized by finite longitudinal and vanishing Hall resistances. The nature of these novel and mysterious quantum coherent states is the subject of intense study.Here, we propose a topological gauge description of the superconductor-insulator transition (SIT) that enables us to identify the underlying mechanism of superinsulation as Polyakov's linear confinement of Cooper pairs via instantons. We find a criterion defining conditions for either a direct SIT or for the SIT via the intermediate Bose metal and demonstrate that this Bose metal phase is a Mott topological insulator in which the Cooper pair-vortex liquid is frozen by Aharonov-Bohm interactions

High-Symmetry Polarization Domains in Low-Symmetry Ferroelectrics

We present experimental evidence for hexagonal domain faceting in the ferroelectric polymer PVDF-TrFE films having the lower orthorhombic crystallographic symmetry. This effect can arise from purely electrostatic depolarizing forces. We show that in contrast to magnetic bubble shape domains where such type of deformation instability has a predominantly elliptical character, the emergence of more symmetrical circular harmonics is favored in ferroelectrics with high dielectric constant

Electro-absorption of silicene and bilayer graphene quantum dots

We study numerically the optical properties of low-buckled silicene and AB-stacked bilayer graphene quantum dots subjected to an external electric field, which is normal to their surface. Within the tight-binding model, the optical absorption is calculated for quantum dots, of triangular and hexagonal shapes, with zigzag and armchair edge terminations. We show that in triangular silicene clusters with zigzag edges a rich and widely tunable infrared absorption peak structure originates from transitions involving zero energy states. The edge of absorption in silicene quantum dots undergoes red shift in the external electric field for triangular clusters, whereas blue shift takes place for hexagonal ones. In small clusters of bilayer graphene with zigzag edges the edge of absorption undergoes blue/red shift for triangular/hexagonal geometry. In armchair clusters of silicene blue shift of the absorption edge takes place for both cluster shapes, while red shift is inherent for both shapes of the bilayer graphene quantum dots.Comment: 7 pages, 7 figure

Fractional-flux vortices and spin superfluidity in triplet superconductors

We discuss a novel type of fractional flux vortices along with integer flux vortices in Kosterlitz-Thouless transitions in a triplet superconductor. We show that under certain conditions a spin-triplet superconductor should exhibit a novel state of {\it spin superfluidity} without superconductivity.Comment: Physical Review Lettes, in print. v2: references added, v3: discussion of several points extended according to referee request. Latest updates and links to related papers are available at my homepage http://people.ccmr.cornell.edu/~egor

Landau thermodynamic potential for BaTiO_3

In the paper, the description of the dielectric and ferroelectric properties of BaTiO_3 single crystals using Landau thermodynamic potential is addressed. Our results suggest that when using the sixth-power free energy expansion of the thermodynamic potential, remarkably different values of the fourth-power coefficient, \beta (the coefficient of P^4_i terms), are required to adequately reproduce the nonlinear dielectric behavior of the paraelectric phase and the electric field induced ferroelectric phase, respectively. In contrast, the eighth-power expansion with a common set of coefficients enables a good description for both phases at the same time. These features, together with the data available in literature, strongly attest to the necessity of the eighth-power terms in Landau thermodynamic potential of BaTiO_3. In addition, the fourth-power coefficients, \beta and \xi (the coefficient of P^2_i P^2_j terms), were evaluated from the nonlinear dielectric responses along [001], [011], and [111] orientations in the paraelectric phase. Appreciable temperature dependence was evidenced for both coefficients above T_C. Further analysis on the linear dielectric response of the single domain crystal in the tetragonal phase demonstrated that temperature dependent anharmonic coefficients are also necessary for an adequate description of the dielectric behavior in the ferroelectric phase. As a consequence, an eighth-power thermodynamic potential, with some of the anharmonic coefficients being temperature dependent, was proposed and compared with the existing potentials. In general, the potential proposed in this work exhibits a higher quality in reproducing the dielectric and ferroelectric properties of this prototypic ferroelectric substance.Comment: 7 figures, 5 table

The Anisotropy Induced by a Magnetostriction in Exchange-Biased Two-Layer Films

The exchange bias at ferromagnetic (FM)/antiferromagnetic (AF) interfaces strongly depends upon the state of antiferromagnetic layer, which is sensitive to mechanical stresses due to its strong magnetoelastic coupling. In a given paper, we consider magnetoelastic effects, which arise at FM/AF interface due to misfit of lattices and magnetic ordering. We show how magnetostriction affects mutual orientation of the AF and FM vectors as well as magnetic easy-axis direction in thin AF layer. The results obtained can be used for tailoring of exchange-biased systems.Величина обменного подмагничивания на границе раздела ферромагнетик (ФМ)/антиферромагнетик (АФ) существенно зависит от состояния антиферромагнитного слоя, который, благодаря сильным магнитоупругим взаимодействиям, чувствителен к механическим напряжениям. В данной статье рассмотрены магнитоупругие эффекты, возникающие на границе раздела ФМ/АФ из-за решёточного несоответствия и магнитного упорядочения. Показано, каким образом магнитострикция влияет на взаимную ориентацию АФ- и ФМ-векторов и на направление лёгкой оси в тонком АФ-слое. Полученные результаты могут быть использованы при создании систем с обменным подмагничиванием.Величина обмінного підмагнетовування на межі поділу феромагнетик (ФМ)/антиферомагнетик (АФ) істотно залежить від стану антиферомагнетного шару, який, завдяки сильним магнетопружнім взаємодіям, чутливий до механічних напружень. В даній роботі розглянуто магнетопружні ефекти, що виникають на межі поділу ФМ/АФ через ґратницеву невідповідність і магнетне впорядкування. Продемонстровано спосіб, в який магнетострикція впливає на взаємну орієнтацію АФ- і ФМ-векторів і на напрямок легкої осі в тонкому АФ-шарі. Одержані результати можуть бути використаними при створенні систем з обмінним підмагнетовуванням

Suppression of scattering for small dielectric particles: Anapole mode and invisibility

We reveal that an isotropic, homogeneous, subwavelength particle with high refractive index can produce ultra-small total scattering. This effect, which follows from the inhibition of the electric dipole radiation, can be identified as a Fano resonance in the scattering efficiency and is associated with the excitation of an anapole mode in the particle. This anapole mode is non-radiative and emerges from the destructive interference of electric and toroidal dipoles. The invisibility effect could be useful for the design of highly transparent optical materials.B.L., R.P.-D. and A.I.K. acknowledge support by DSI core funds and an A*STAR Science and Engineering Research Council (SERC) Pharos grant no. 1527000025. A.E.M. and Y.S.K. were supported by the Australian Research Council

Análisis de la interacción ventrículo-valvulo-arterial en pacientes con estenosis aórtica

La estenosis aórtica es probablemente la valvulopatía más importante en el mundo occidental, debido a su alta prevalencia y al grave impacto que tiene sobre la calidad y esperanza de vida de las personas que la padecen, de modo que la supervivencia en los pacientes sintomáticos es de aproximadamente un 50% a dos años. Durante décadas, la sustitución valvular quirúrgica ha sido la única opción de tratamiento con capacidad para modificar el pronóstico de la estenosis aórtica, y sin embargo, un 30% de los pacientes con estenosis aórtica severa sintomática no son operados por diversos motivos. En los últimos años, la sustitución valvular aórtica con catéter (TAVI) ha surgido como una opción de tratamiento para pacientes inoperables y de alto riesgo quirúrgico. La TAVI es superior al tratamiento farmacológico, reduciendo la mortalidad y mejorando los síntomas; además, en pacientes de alto riesgo quirúrgico, la TAVI tiene resultados al menos tan buenos como la cirugía. En la última década se ha producido un gran avance en los dispositivos y técnicas disponibles para TAVI, lo que ha contribuido a mejorar los resultados y reducir las complicaciones. La oposición al flujo sistólico en la estenosis aórtica viene determinada por la suma de la obstrucción valvular y la carga vascular. Esta última a menudo se encuentra anormalmente alta en la estenosis aórtica, debido a la hipertensión arterial y a la alta prevalencia de enfermedad vascular sistémica que presentan estos pacientes, lo que contribuye de forma importante a la postcarga total del ventrículo izquierdo. Además, entre la obstrucción valvular y la carga vascular existe un fenómeno de interdependencia, de forma que al reducir uno de los componentes aumenta el otro, y a la inversa..

ЕКОЗБАЛАНСОВАНЕ ГОСПОДАРЮВАННЯ У СМУЗІ ДУБОВИХ І БУКОВИХ ЛІСІВ ЗАКАРПАТТЯ

The authors have studied the concepts of succession and genesis of forest stands. We have presented the issues of forest typology concerning ensuring the stability of natural selection in the populations of wood species and appropriate forest management. The peculiarities of the population-based approach to environmentally sustainable forest management are analysed. The approach is based on the identity of succession and population processes of forest stands in space and time. Some issues of successional changes of forest stands for hornbeam-beech and oak-beech forest types in Transcarpathian region are considered. The recommendations for reforestation using natural regeneration, establishment of plantations are considered from the forest-culture positions, for which the ecological forestry typology is more suitable. The genesis series is united by types of forest site conditions for a certain type of forestry (mountain forestry, environmentally oriented or forest exploitation), which primarily concern the forest-exploitation aspect and the corresponding forest regeneration. The population-based approach on a typological principle will allow these general provisions to be linked to certain mountain territorial systems. To solve the issue of combining the results of biological and environmental research into a forest-based paradigm on a typological basis, we propose the following measures to be taken. To begin with, the succession as a phasic process should be considered in the context of the development of the forest type, its genesis of the corresponding classification by stages. Secondly, the forest type is expedient to consider as a component of related types that form a genesis series. Thirdly, stability, balance and continuity of species populations are ensured by environmentally sustainable forest management. Finally, forest population-based management will take into account the dynamics of forest types, and also the duration of successional processes in forest mountain.Розглянуто поняття сукцесії та генези лісостанів. Викладено питання лісової типології з позицій забезпечення стабільності природного відбору в популяціях деревних видів та відповідного ведення лісового господарства. Проаналізовано особливості популяційного підходу до екозбалансованого лісогосподарювання. Підхід базується на тотожності сукцесійного і популяційного процесів лісостанів у просторі й часі. Розглянуто питання сукцесійних змін лісостанів для грабово-букових та дубово-букових типів лісу Закарпаття. Рекомендуючи лісовідновлення з використанням природного поновлення, формування насаджень розглянуто з лісокультурних позицій, для яких придатнішою є еколого-лісівнича типологія. Генезисний ряд об'єднано за типами лісорослинних умов для ведення певного типу лісового господарювання (гірське лісівництво, екологічно орієнтоване чи лісоексплуатаційне), які передусім враховують лісоексплуатаційний аспект та відповідне лісовідновлення. Популяційний підхід на типологічній основі дасть змогу прив'язати ці загальні положення до певних гірських територіальних комплексів. Для вирішення питання щодо поєднання результатів біологічних та екологічних досліджень в лісознавчу парадигму на типологічних засадах запропоновано сукцесію, як стадійний процес, розглядати в контексті розвитку типу лісу, його генези відповідної класифікації за стадіями