Вычисление эффективного коэффициента теплопроводности сверхрешетки на основе кинетического уравнения Больцмана с использованием первопринципных расчетов

In this work, we calculate the effective thermal conductivity coefficient for a binary semiconductor heterostructure using the GaAs/AlAs superlattice as an example. Different periods of layers and different ambient temperatures are considered. At the scale under consideration, the use of models based on the Fourier law is very limited, since they do not take into account the quantum-mechanical properties of materials, which gives a strong discrepancy with experimental data. On the other hand, the use of molecular dynamics methods allows us to obtain accurate solutions, but they are significantly more demanding on computing resources and also require solving a non-trivial problem of potential selection. When considering nanostructures, good results were shown by methods based on the solution of the Boltzmann transport equation for phonons; they allow one to obtain a fairly accurate solution, while having less computational complexity than molecular dynamics methods. To calculate the thermal conductivity coefficient, a modal suppression model is used that approximates the solution of the Boltzmann transport equation for phonons. The dispersion parameters and phonon scattering parameters are obtained from first-principle calculations. The work takes into account 2-phonon (associated with isotopic disorder and barriers) and 3-phonon scattering processes. To increase the accuracy of calculations, the non-digital profile of the distribution of materials among the layers of the superlattice is taken into account. The obtained results are compared with experimental data showing good agreement.В работе проводится вычисление эффективного коэффициента теплопроводности для бинарной полупроводниковой гетероструктуры на примере сверхрешетки GaAs/AlAs для различных периодов слоев и при различных температурах окружающей среды. На рассматриваемых масштабах использование моделей, основанных на законе Фурье, сильно ограничено, т. к. они не учитывают квантовомеханические свойства материалов, что дает сильное расхождение с экспериментальными данными. С другой стороны, использование методов молекулярной динамики позволяет получить точные решения, но они существенно более требовательны к вычислительным ресурсам и требуют решение нетривиальной задачи подбора потенциала. При рассмотрении наноструктур хорошие результаты показали методы, основанные на решении кинетического уравнения Больцмана для фононов, они позволяют получить достаточно точное решение, при этом обладая меньшей вычислительной сложностью, чем методы молекулярной динамики. Для расчета коэффициента теплопроводности в работе используется модель модального подавления, аппроксимирующая решение кинетического уравнения Больцмана для фононов. Дисперсионные параметры и параметры рассеяния фононов получены из первопринципных расчетов. В работе учитываются двух фононные, связанные с изотопичеким беспорядком и барьерные, и трех фононные процессы рассеяния. Для повышения точности вычислений, в работе учитывается неоднородность распределения материалов по слоям сверхрешетки. Проведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными, продемонстрировано хорошее соответствие

Расчет теплопереноса в наноразмерных гетероструктурах

Abstract. The article discusses the calculation of the temperature regime in nanoscale AlAs/GaAs binary heterostructures. When modeling heat transfer in nanocomposites, it is important to take into account that heat dissipation in multilayer structures with layer sizes of the order of the mean free path of energy carriers (phonons and electrons) occurs not at the lattice, but at the layer boundaries (interfaces). In this regard, the use of classical numerical models based on the Fourier law is limited, because it gives significant errors. To obtain more accurate results, we used a model in which the heat distribution was assumed to be constant inside the layer, while the temperature was stepwise changed at the interfaces of the layers. A hybrid approach was used for the calculation: a finite−difference method with an implicit scheme for time approximation and a mesh−free model based on a set of radial basis functions for spatial approximation. The calculation of the parameters of the bases was carried out through the solution of the systems of linear algebraic equations. In this case, only weights of neuroelements were selected, and the centers and «widths» were fixed. As an approximator, a set of frequently used basic functions was considered. To increase the speed of calculations, the algorithm was parallelized. Calculation times were measured to estimate the performance gains using the parallel implementation of the method.Аннотация. Проведен расчет температурного режима в наноразмерных бинарных гетероструктурах AlAs/ GaAs. При моделировании теплопереноса в нанокомпозитах важно учитывать, что рассеивание тепла в многослойных структурах при размерах слоев порядка длины свободного пробега носителей энергии (фононов и электронов) происходит не на кристаллической решетке, а на границах слоев (интерфейсах). Поэтому использование классических численных моделей, основанных на законе Фурье, сильно ограничено, так как дает существенные погрешности. Для получения более точных результатов. Использована модель, в которой распределение тепла предполагалось постоянным внутри слоя, при этом температура ступенчато изменялась на интерфейсах слоев. Для вычисления использован гибридный подход: конечно−разностный метод с неявной схемой для временной аппроксимации и бессеточная модель на основе набора радиально− базисных функций для пространственной аппроксимации. Расчет параметров базисов проведен через решение системы линейных алгебраических уравнений. При этом подбирали только весовые коэффициенты нейроэлементов, а центры и «ширины» были фиксированы. В качестве аппроксиматоров рассмотрен набор часто используемых базисных функций. Для увеличения скорости вычислений выполнена параллелизация алгоритма. Проведены замеры времени счета для оценки прироста производительности при использовании параллельной реализации метода

ВЛИЯНИЕ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА НА УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ АЗОТНОГО УДОБРЕНИЯ В ЛЕСОСТЕПИ ПРИОБЬЯ

The purpose of the study is to identify the dependence of spring wheat productivity on agrometeorological indicators of the vegetation period at various levels of nitrogen nutrition in the central forest-steppe of the Ob Region. Wheat of medium early varieties was grown in a wheat-barley crop rotation at doses N0, N30, N60 and N90 against the background of a full range of plant protection products. The correlation between wheat productivity and agrometeorological indicators was evaluated based on the results of 13 years of research. To characterize the hydrothermal conditions, we used the reserve of productive moisture in the soil, the amount of precipitation and air temperature, the Selyaninov hydrothermal coefficient , and the Ponko wetting coefficient. Over the years, grain yield varied from 7.2 to 43.6 kg / ha, Selyaninov coefficient - from 0.18 to 1.67. The highest correlation coefficients (0.7–0.8) were obtained between wheat productivity and indicators of hydrothermal conditions in June - July. Moreover, with the amount of precipitation of this period, the dependence was positive, with air temperature - negative. No reliable relationship was found between grain yield and spring stock of productive moisture in the soil. The tightness of the relationship between wheat productivity and the Selyaninov hydrothermal coefficient and Ponko hydration coefficient was the same, with the highest correlation coefficients also obtained for June – July. The increase in wheat grain from nitrogen fertilizer increased significantly as the hydrothermal conditions of the growing season improved. Based on the obtained values   of the fertilizer nitrogen payback by increasing the crop, it was concluded that the current price ratio - the sale of grain by the farms and their purchase of nitrogen fertilizers (approximately 1:7) is unfavorable for the development of intensive crop cultivation technologies.Цель исследования – выявить зависимость урожайности яровой пшеницы от агрометеорологических показателей вегетационного периода при различных уровнях азотного питания в центральной лесостепи Приобья. Пшеницу среднеранних сортов выращивали в севообороте «пшеница – ячмень» при дозах N0, N30, N60 и N90 на фоне полного комплекса средств защиты растений. Корреляционную связь урожайности пшеницы с агрометеорологическими показателями оценивали по результатам 13 лет исследования. Для характеристики гидротермических условий использовали запас продуктивной влаги в почве, количество осадков и температуру воздуха, гидротермический коэффициент Селянинова, коэффициент увлажнения Понько. За годы исследования урожайность зерна изменялась от 7,2 до 43,6 ц/га, коэффициент Селянинова – от 0,18 до 1,67. Наибольшие коэффициенты корреляции (0,7–0,8) получены между урожайностью пшеницы и показателями гидротермических условий июня – июля. Причем с количеством осадков этого периода зависимость была положительной, с температурой воздуха – отрицательной. Не выявлено достоверной связи между урожайностью зерна и весенним запасом продуктивной влаги в почве. Теснота связи урожайности пшеницы с гидротермическим коэффициентом Селянинова и коэффициентом увлажнения Понько была одинаковой, причем наибольшие коэффициенты корреляции также получены для июня – июля. Прибавки урожайности зерна пшеницы от азотного удобрения значительно возрастали по мере улучшения гидротермических условий вегетационного периода. На основании полученных величин окупаемости азота удобрения прибавкой урожая сделан вывод, что текущее соотношение цен реализации хозяйствами зерна и покупки ими азотных удобрений (примерно 1:7) неблагоприятно для освоения интенсивных технологий возделывания культур

Approaches to Assessing the Safety of Medicines during the COVID-19 Pandemic Using the Example of Azithromycin

Most of the medicines used to treat the novel coronavirus infection (COVID-19) are either approved under an accelerated procedure or not approved for the indication. Consequently, their safety requires special attention.The aim of the study was to review methodological approaches to collecting data on the safety of medicines, using COVID-19 treatment regimens involving azithromycin as a case study.Materials and methods: PubMed® (MEDLINE), Scopus, eLIBRARY, and Cyberleninka databases were searched for publications on azithromycin as part of combination therapy for COVID-19 in 2020–2021. Search queries included names of the medicinal product or its pharmacotherapeutic group and words describing adverse drug reactions (ADRs) during treatment.Results: the analysis included 7 publications presenting the results of studies covering the use of azithromycin as part of COVID-19 combination therapy in more than 4000 patients. Most commonly, the patients receiving COVID-19 therapy including azithromycin developed cardiovascular ADRs (up to 30% of azithromycin prescription cases). In 3 of the analysed publications, safety information was collected through spontaneous reporting and active identification based on the findings of laboratory and instrumental investigations performed during the clinical studies; in other 3, only spontaneous reports were used; and in the last one, ADR database information was studied.Conclusion: currently, information on ADRs associated with the use of medicines is mainly gathered via spontaneous reporting. Direct sourcing of information on personal experiences with a certain product from patients, among other means through social media analysis, opens a promising direction towards the improvement of existing approaches to collecting safety data

Determination of reproductive properties of virulent and vaccine classical swine fever virus strains in primary and continuous cell cultures

Classical swine  fever  (CSF) is a highly dangerous porcine disease. CSF outbreaks are annually notified in several countries. Despite the availability of specific prevention tools, the disease spread risk still persists both at country level and at world level. Hence, the disease surveillance and eradication require highly sensitive methods for early diagnosis of the infection and for tests for the virus circulation in the environment.  Development of up-to-date  diagnostic methods is based on well-established  virus cultivation system; therefore, CSF virus reproduction enhancement,  tests of new cell lines without  endogenous  contamination  for their possible use are still of current importance. The said study was aimed at testing of primary and continuous cell cultures for their susceptibility to classical swine fever virus (vaccine virus strains and some field virus isolates recovered in the Russian Federation) and detection of the virus reproduction dynamics with real-time polymerase chain reaction with fluorescent hybridization probes used for detection. Virus replication intensity in primary and continuous cell cultures was also analyzed. The CSF virus was found incapable of replicating in some cell cultures without  its preliminary adaptation.  Primary porcine and lamb testicle cell cultures grown in minimal essential medium supplemented  with 10% normal CSFV-negative porcine serum instead  of fetal bovine serum were shown to be useful for the virus accumulation, both for vaccine strains and field isolates. Cultivation parameters and optimal minimal essential medium composition contributing to the 4–10-fold  increase in the virus accumulation  both in primary and continuous  cell cultures were determined

Baikal-GVD: status and prospects

Baikal-GVD is a next generation, kilometer-scale neutrino telescope under construction in Lake Baikal. It is designed to detect astrophysical neutrino fluxes at energies from a few TeV up to 100 PeV. GVD is formed by multi-megaton subarrays (clusters). The array construction started in 2015 by deployment of a reduced-size demonstration cluster named "Dubna". The first cluster in its baseline configuration was deployed in 2016, the second in 2017 and the third in 2018. The full scale GVD will be an array of ~10000 light sensors with an instrumented volume of about 2 cubic km. The first phase (GVD-1) is planned to be completed by 2020-2021. It will comprise 8 clusters with 2304 light sensors in total. We describe the design of Baikal-GVD and present selected results obtained in 2015-2017.Comment: 9 pages, 8 figures. Conference proceedings for QUARKS201

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НА БЮДЖЕТ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ПРЕПАРАТА РИБОМУСТИН® В ТЕРАПИИ ПЕРВОЙ ЛИНИИ МНОЖЕСТВЕННОЙ МИЕЛОМЫ ДЛЯ ПАЦИЕНТОВ СТАРШЕ 65 ЛЕТ

We have performed the first-ever Budget Impact Analysis (BIA) in a Russian context of bendamustine in the first line of therapy of a multiple myeloma for patients more senior 65 years old with clinical manifestations of a polineuropathy, which autological transplantation of stem cells isn’t shown. Research was conducted from a position of the state health system of the Russian Federation. Within the BIA the analysis of economic efficiency and availability of technology was carried also out to be allowing to estimate expediency of introduction of technology in the presence of the budgetary restrictions. It was as a result shown that use of bendamustine in comparing with strategy of a bortezomib is more preferable strategy from the point of view of BIA: application of a bendamustine allows to keep considerable budget funds – to 159 153 118 rub, thus the saved means allow to treat with this strategy in addition 29 patients during 25 month. It was defined that application of strategy of a bendamustin in comparison with the bortezomib involves smaller load of the budget, thus growth of efficiency is observed for indicator “time to disease progression”.Впервые в российских условиях был проведен анализ влияния на бюджет применения бендамустина в первой линии терапии множественной миеломы у пациентов старше 65 лет, которым не показана аутологичная трансплантация стволовых клеток, с клиническими проявлениями полинейропатии. Исследование было проведено с позиции государственной системы здравоохранения РФ. В рамках анализа влияния на бюджет был также проведен анализ экономической эффективности и доступности технологии, позволяющий оценить целесообразность внедрения той или иной технологии при наличии бюджетных ограничений. В результате было показано, что использование препарата бендамустин при сравнении со стратегией бортезомиба является более предпочтительной стратегией, с точки зрения анализа «влияние на бюджет»: при горизонте моделирования 25 мес. применение бендамустина позволяет сохранить значительные средства бюджета – до 159 153 118 руб., а также пролечить данной стратегией дополнительно до 29 пациентов. В ходе проведения анализа было определено, что применение стратегии бендамустина в сравнении с бортезомибом влечет за собой меньшую нагрузку на бюджет, при этом наблюдается рост эффективности по показателю «время до прогрессирования» (ВДП).

An economic value of the glycated hemoglobin test in diabetes mellitus type 2 diagnosis

BACKGROUND: Diagnostic of diabetes mellitus type 2 (DM2T) in time is very actual for treatment and prevention of potential complications of illness. Fasting blood glucose test (FBG) is a widely used method of primary DM2T diagnose. Glycated hemoglobin (HbA1c) test is an alternative and used more rarely due to expensive. AIM: Modelling of comparative expenditures for DM2T control in cases of primary diagnostic by HbA1c test or FBG test usage in 20-years horizon. METHODS: Retrospective analysis of aggregated epidemiological Russian NATION study data in 810 patients with prediabetes and DM2T with both analysis performed, with sensitivity and specificity of each is detected. The simulation model of DM2T outcomes has been used for Health Technology assessment (direct and indirect costs of Diabetes control during 20 years). Three algorithms of the DM2T treatment were investigated for understanding of expenditures in case on diagnostic on-time and case of late verification with metformin, gliflozines, gliptins, Glucagon-like peptide-1 receptor agonists, basal insulin analogs and their combinations. RESULTS: FBG test has more negative results for DM2T diagnostics in compare with HbA1c analysis (77,4% and 36,5% accordingly). Amount of false negative results in FBG test in 3 times more often occurred in comparison with HbA1c. HbA1c test in 3 times more precisely than FBG test for carbon metabolism abnormalities detection. Diagnostic in time with HbA1c test in compare with late process of illness detection by FBG can cut common expenditures on 26,3-27,7% depending on treatment option due to macrovasular complications decreasing. Disability rate is expected decrease on 21% to 20-th year in case of diagnostic with HbA1c performing instead FBG test. CONCLUSION: HbA1c test has diagnostic advantages in compare with FBG test for primary investigation (dispanserization). Direct and indirect expenditures in average for one patient with DM2T on 20-years horizon including cost of drugs, analysis, complications, disabilities are less in case of diagnostic in time with HbA1c test in comparison with late diagnostics in case of FBG test execution

Фармакоэкономический анализ применения низкомолекулярных гепаринов для профилактики венозных тромбоэмболических осложнений в условиях многопрофильного стационара

for the first time in the Russian conditions the pharmacoeconomic analysis examined the application dalteparin in comparison with other low-molecular-weight heparins in patients with high risk of venous tromboembolism at the multifield hospital. On the basis of the systematic analysis of literature, two pharmacoeconomic models were constructed. The main model evaluated efficacy of thromboprophylactic strategy in surgical and therapeutic patients. The additional model included the patient with signigicant renal insufficiency with high risk of development of venous tromboembolism at hospitalization. This study estimated the cost of illness, probability of development different events in varied strategy of prevention, including side effects. In addition the sensitivity analysis was carried out. As a result, this study shown that the use of dalteparin in comparison with other low-molecularweight heparins in patients with high risk of venous tromboembolism in the conditions of the multifield hospital is economically rational medical technology.впервые в российских условиях был проведен фармакоэкономический анализ применения далтепарина натрия в сравнении с другими низкомолекулярными гепаринами у пациентов с высоким риском развития венозных тромбоэмболических осложнений в условиях многопрофильного стационара. На основе систематического анализа литературы были построены две фармакоэкономические модели. Основная модель – оценка эффективности стратегий профилактики у хирургической и терапевтической группы пациентов. Дополнительная модель включала пациентов с тяжелой почечной недостаточностью с высоким риском развития венозных тромбоэмболических осложнений при госпитализации в многопрофильный стационар. Определяли стоимость болезни, вероятность развития тех или иных событий в различных стратегиях профилактики, в т.ч. и нежелательных реакций. Также проводили анализ чувствительности. В результате показано, что применение далтепарина натрия в сравнении с другими низкомолекулярными гепаринами у пациентов с высоким риском развития венозных тромбоэмболических осложнений в условиях многопрофильного стационара является экономически целесообразной медицинской технологией