Singe ferroelectric and chiral magnetic domain of single-crystalline BiFeO3_3 in an electric field

We report polarized neutron scattering and piezoresponse force microscopy studies of millimeter-sized single crystals of multiferroic BiFeO$_3$. The crystals, grown below the Curie temperature, consist of a single ferroelectric domain. Two unique electric polarization directions, as well as the populations of equivalent spiral magnetic domains, can be switched reversibly by an electric field. A ferroelectric monodomain with a single-$q$ single-helicity spin spiral can be obtained. This level of control, so far unachievable in thin films, makes single-crystal BiFeO$_3$ a promising object for multiferroics research.Comment: 4 figures in separate jpg file

Magnetoelectricity at room temperature in Bi0.9-xTbxLa0.1FeO3 system

Magnetoelectric compounds with the general formula, Bi0.9-xRxLa0.1FeO3 (R =Gd, Tb, Dy, etc.), have been synthesized. These show the coexistence of ferroelectricity and magnetism, possess high dielectric constant and exhibit magnetoelectric coupling at room temperature. Such materials may be of great significance in basic as well as applied research.Comment: 11 pages of text and figure

Electric-field switchable magnetization via the Dzyaloshinskii-Moriya interaction: FeTiO_3 versus BiFeO_3

In this article we review and discuss a mechanism for coupling between electric polarization and magnetization that can ultimately lead to electric-field switchable magnetization. The basic idea is that a ferroelectric distortion in an antiferromagnetic material can "switch on" the Dzyaloshinskii-Moriya interaction which leads to a canting of the antiferromagnetic sublattice magnetizations, and thus to a net magnetization. This magnetization M is coupled to the polarization P via a trilinear free energy contribution of the form P(M x L), where L is the antiferromagnetic order parameter. In particular, we discuss why such an invariant is present in R3c FeTiO_3 but not in the isostructural multiferroic BiFeO_3. Finally, we construct symmetry groups that in general allow for this kind of ferroelectrically-induced weak ferromagnetism.Comment: 15 pages, 3 images, to appear in J. Phys: Condens. Matter Focus Issue on Multiferroic

Magnetoelectric ordering of BiFeO3 from the perspective of crystal chemistry

In this paper we examine the role of crystal chemistry factors in creating conditions for formation of magnetoelectric ordering in BiFeO3. It is generally accepted that the main reason of the ferroelectric distortion in BiFeO3 is concerned with a stereochemical activity of the Bi lone pair. However, the lone pair is stereochemically active in the paraelectric orthorhombic beta-phase as well. We demonstrate that a crucial role in emerging of phase transitions of the metal-insulator, paraelectric-ferroelectric and magnetic disorder-order types belongs to the change of the degree of the lone pair stereochemical activity - its consecutive increase with the temperature decrease. Using the structural data, we calculated the sign and strength of magnetic couplings in BiFeO3 in the range from 945 C down to 25 C and found the couplings, which undergo the antiferromagnetic-ferromagnetic transition with the temperature decrease and give rise to the antiferromagnetic ordering and its delay in regard to temperature, as compared to the ferroelectric ordering. We discuss the reasons of emerging of the spatially modulated spin structure and its suppression by doping with La3+.Comment: 18 pages, 5 figures, 3 table

Miażdżyca dużych tętnic obwodowych u pacjentów z podejrzeniem choroby wieńcowej

Wstęp: Celem niniejszej pracy była ocena częstości występowania zmian miażdżycowych w tętnicach szyjnych i udowych u chorych kwalifikowanych do koronarografii oraz ocena czynników warunkujących ich występowanie. Materiał i metody: U 410 kolejnych pacjentów przyjętych w celu wykonania koronarografii przeprowadzono badanie ultradźwiękowe tętnic szyjnych i tętnic udowych. Oceniono grubość błony wewnętrzno-środkowej i średnicę tętnic oraz występowanie i grubość blaszek miażdżycowych. Wyniki: U 79,5% pacjentów stwierdzono miażdżycę badanych tętnic obwodowych, u 52,2% - tętnic szyjnych, a u 68,5% - tętnic udowych. Do czynników ryzyka miażdżycy tętnic szyjnych należały: u mężczyzn - wiek (OR = 1,05; p < 0,003), obecność typowych bólów dławicowych (OR = 2,03; p < 0,01) oraz okres palenia tytoniu (OR = 1,2; p < 0,05); u kobiet - stężenie cholesterolu frakcji HDL w osoczu krwi żylnej (OR = 0,60; p < 0,009). Czynnikami ryzyka miażdżycy tętnic udowych były: u mężczyzn - wymiar średnicy prawej tętnicy udowej wspólnej (OR = 0,471; p < 0,008), podwyższone ciśnienie tętna (OR = 2,26; p < 0,02), przebyty zawał serca (OR = 2,10; p < 0,03), okres palenia tytoniu (OR = 1,47; p < 0,0007); u kobiet - ciśnienie tętna (OR = 1,56; p < 0,05) i stężenie cholesterolu frakcji HDL w osoczu krwi żylnej (OR = 0,551; p < 0,004). Grubość blaszek miażdżycowych w tętnicach udowych była większa u osób z hipercholesterolemią (p < 0,001) oraz u palących tytoń (p < 0,0004). Nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic w grubości blaszek miażdżycowych w tętnicach szyjnych w zależności od faktu palenia tytoniu i obecności hipercholesterolemii, a we wszystkich badanych tętnicach obwodowych - w zależności od obecności nadciśnienia tętniczego i cukrzycy. Wnioski: Miażdżyca dużych tętnic obwodowych występuje u 4/5 chorych kwalifikowanych do koronarografii. Obecność blaszek miażdżycowych w tętnicach szyjnych zależy od płci męskiej, wieku, podwyższonego ciśnienia tętna i czasu palenia tytoniu, a w tętnicach udowych - od płci męskiej, wieku, palenia tytoniu, stężenia cholesterolu całkowitego w osoczu krwi żylnej i stężenia cholesterolu frakcji LDL

Miażdżyca dużych tętnic obwodowych u pacjentów z podejrzeniem choroby wieńcowej

Wstęp: Celem niniejszej pracy była ocena częstości występowania zmian miażdżycowych w tętnicach szyjnych i udowych u chorych kwalifikowanych do koronarografii oraz ocena czynników warunkujących ich występowanie. Materiał i metody: U 410 kolejnych pacjentów przyjętych w celu wykonania koronarografii przeprowadzono badanie ultradźwiękowe tętnic szyjnych i tętnic udowych. Oceniono grubość błony wewnętrzno-środkowej i średnicę tętnic oraz występowanie i grubość blaszek miażdżycowych. Wyniki: U 79,5% pacjentów stwierdzono miażdżycę badanych tętnic obwodowych, u 52,2% - tętnic szyjnych, a u 68,5% - tętnic udowych. Do czynników ryzyka miażdżycy tętnic szyjnych należały: u mężczyzn - wiek (OR = 1,05; p < 0,003), obecność typowych bólów dławicowych (OR = 2,03; p < 0,01) oraz okres palenia tytoniu (OR = 1,2; p < 0,05); u kobiet - stężenie cholesterolu frakcji HDL w osoczu krwi żylnej (OR = 0,60; p < 0,009). Czynnikami ryzyka miażdżycy tętnic udowych były: u mężczyzn - wymiar średnicy prawej tętnicy udowej wspólnej (OR = 0,471; p < 0,008), podwyższone ciśnienie tętna (OR = 2,26; p < 0,02), przebyty zawał serca (OR = 2,10; p < 0,03), okres palenia tytoniu (OR = 1,47; p < 0,0007); u kobiet - ciśnienie tętna (OR = 1,56; p < 0,05) i stężenie cholesterolu frakcji HDL w osoczu krwi żylnej (OR = 0,551; p < 0,004). Grubość blaszek miażdżycowych w tętnicach udowych była większa u osób z hipercholesterolemią (p < 0,001) oraz u palących tytoń (p < 0,0004). Nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic w grubości blaszek miażdżycowych w tętnicach szyjnych w zależności od faktu palenia tytoniu i obecności hipercholesterolemii, a we wszystkich badanych tętnicach obwodowych - w zależności od obecności nadciśnienia tętniczego i cukrzycy. Wnioski: Miażdżyca dużych tętnic obwodowych występuje u 4/5 chorych kwalifikowanych do koronarografii. Obecność blaszek miażdżycowych w tętnicach szyjnych zależy od płci męskiej, wieku, podwyższonego ciśnienia tętna i czasu palenia tytoniu, a w tętnicach udowych - od płci męskiej, wieku, palenia tytoniu, stężenia cholesterolu całkowitego w osoczu krwi żylnej i stężenia cholesterolu frakcji LDL

Influence of diabetes on ambulation and inflammation in men and women with symptomatic peripheral artery disease

AbstractObjectiveTo determine whether diabetes and sex were factors associated with ambulatory function, endothelial cell inflammation, oxidative stress, and apoptosis, and with circulating biomarkers of inflammation and antioxidant capacity in patients with peripheral artery disease (PAD) and claudication.Materials/MethodsAmbulatory function of 180 symptomatic men and women with PAD was assessed during a graded maximal treadmill test, 6-minute walk test, and 4-meter walk test. Patients were further characterized on endothelial effects of circulating factors present in the sera using a cell culture-based bioassay on primary human arterial endothelial cells, and on circulating inflammatory and vascular biomarkers.ResultsMen and women with diabetes had greater prevalence (p = 0.007 and p = 0.015, respectively) of coronary artery disease (CAD) than patients without diabetes. To assure that this difference did not influence planned comparisons, the data set was stratified on CAD. Diabetic men with CAD had a lower peak walking time (PWT) during the treadmill test and a slower 4-meter gait speed compared to non-diabetic men with CAD (p < 0.05). Diabetic women with CAD had a lower PWT compared to their non-diabetic counterparts (p < 0.01). Additionally, diabetic men with CAD had higher pigment epithelium-derived factor (p < 0.05) than their non-diabetic counterparts, and diabetic women with CAD had higher leptin (p < 0.01) and interleukin-8 levels (p < 0.05).ConclusionsIn patients with PAD, diabetic men and women with CAD had more severe claudication than their non-diabetic counterparts, as measured by shorter PWT, and the men had further ambulatory impairment manifested by slower 4-meter gait speed. Furthermore, the diabetic patients with CAD had elevations in interleukin-8, leptin, and PEDF

The effect of substrate clamping on the paraelectric to antiferroelectric phase transition in Nd-doped BiFeO₃ thin films

Thin films were deposited on Pt/Ti/SiO₂/Si substrates using pulsed laser deposition from a target with a composition (Bi₀.₈₂₅Nd₀.₁₇₅Fe₀.₉₇Ti₀.₀₃O₃) with 5 mol% excess Bi₂O₃ within the antiferroelectric (AFE) region of the NdFeO₃-BiFeO₃ phase diagram. However, Raman spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM) revealed that films consisted of a mosaic microstructure in which (AFE), ferroelectric (FE) and paraelectric (PE) phases coexisted. Variation in the spatial distribution of Nd is typically greater in bulk ceramics than in thin films and therefore, the absence of single phase AFE cannot be attributed to local changes in composition. Instead, it is proposed that clamping due to mismatch in thermal expansion coefficient with the substrate suppresses the large volume change associated with the PE-FE and PE-AFE transition in bulk and its absence in the thin film prevents an avalanche-like transition throughout grains, which in bulk sustains single phase AFE, irrespective of local deviations in the Nd concentration

Macrophages orchestrate the expansion of a proangiogenic perivascular niche during cancer progression

Tumor-associated macrophages (TAMs) are a highly plastic stromal cell type that support cancer progression. Using single-cell RNA sequencing of TAMs from a spontaneous murine model of mammary adenocarcinoma (MMTV-PyMT), we characterize a subset of these cells expressing lymphatic vessel endothelial hyaluronic acid receptor 1 (Lyve-1) that spatially reside proximal to blood vasculature. We demonstrate that Lyve-1+ TAMs support tumor growth and identify a pivotal role for these cells in maintaining a population of perivascular mesenchymal cells that express α-smooth muscle actin and phenotypically resemble pericytes. Using photolabeling techniques, we show that mesenchymal cells maintain their prevalence in the growing tumor through proliferation and uncover a role for Lyve-1+ TAMs in orchestrating a selective platelet-derived growth factor–CC–dependent expansion of the perivascular mesenchymal population, creating a proangiogenic niche. This study highlights the inter-reliance of the immune and nonimmune stromal network that supports cancer progression and provides therapeutic opportunities for tackling the disease

Magnetic structures and reorientation transitions in noncentrosymmetric uniaxial antiferromagnets

A phenomenological theory of magnetic states in noncentrosymmetric tetragonal antiferromagnets is developed, which has to include homogeneous and inhomogeneous terms (Lifshitz-invariants) derived from Dzyaloshinskii-Moriya couplings. Magnetic properties of this class of antiferromagnets with low crystal symmetry are discussed in relation to its first known members, the recently detected compounds Ba2CuGe2O7 and K2V3O8. Crystallographic symmetry and magnetic ordering in these systems allow the simultaneous occurrence of chiral inhomogeneous magnetic structures and weak ferromagnetism. New types of incommensurate magnetic structures are possible, namely, chiral helices with rotation of staggered magnetization and oscillations of the total magnetization. Field-induced reorientation transitions into modulated states have been studied and corresponding phase diagrams are constructed. Structures of magnetic defects (domain-walls and vortices) are discussed. In particular, vortices, i.e. localized non-singular line defects, are stabilized by the inhomogeneous Dzyaloshinskii-Moriya interactions in uniaxial noncentrosymmetric antiferromagnets.Comment: 18 pages RevTeX4, 13 figure