Self-organization of topological defects for a triangular-lattice magnetic dots array subject to a perpendicular magnetic field

The regular array of magnetic particles (magnetic dots) of the form of a two-dimensional triangular lattice in the presence of external magnetic field demonstrates complicated magnetic structures. The magnetic symmetry of the ground state for such a system is lower than that for the underlying lattice. Long range dipole-dipole interaction leads to a specific antiferromagnetic order in small fields, whereas a set of linear topological defects appears with the growth of the magnetic field. Self-organization of such defects determines the magnetization process for a system within a wide range of external magnetic fields.Comment: 10 pages, 4 figures. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1201.174

Quantum analogue of the spin-flop transition for a spin pair

Quantum (step-like) magnetization curves are studies for a spin pair with antiferromagnetic coupling in the presence of a magnetic field parallel to the easy axis of the magnetic anisotropy. The consideration is done both analytically and numerically for a wide range of the anisotropy constants and spins up to $S \gtrsim 100$. Depending on the origin of the anisotropy (exchange or single-ion), the magnetization curve can demonstrate the jumps more than unity and the concentration of the unit jumps in a narrow range of the field. We also point the region of the problem parameters, where the behavior is quasiclassical for $S = 5$, and where system is substantially quantum in the limit $S \to \infty$.Comment: 5 pages, 5 figure

Applications of a Forward-Looking Interferometer for the On-board Detection of Aviation Weather Hazards

The Forward-Looking Interferometer (FLI) is a new instrument concept for obtaining measurements of potential weather hazards to alert flight crews. The FLI concept is based on high-resolution Infrared (IR) Fourier Transform Spectrometry (FTS) technologies that have been developed for satellite remote sensing, and which have also been applied to the detection of aerosols and gases for other purposes. It is being evaluated for multiple hazards including clear air turbulence (CAT), volcanic ash, wake vortices, low slant range visibility, dry wind shear, and icing, during all phases of flight. Previous sensitivity and characterization studies addressed the phenomenology that supports detection and mitigation by the FLI. Techniques for determining the range, and hence warning time, were demonstrated for several of the hazards, and a table of research instrument parameters was developed for investigating all of the hazards discussed above. This work supports the feasibility of detecting multiple hazards with an FLI multi-hazard airborne sensor, and for producing enhanced IR images in reduced visibility conditions; however, further research must be performed to develop a means to estimate the intensities of the hazards posed to an aircraft and to develop robust algorithms to relate sensor measurables to hazard levels. In addition, validation tests need to be performed with a prototype system

Wastewater Treatment of Food Industry Using Electrochemically Generated Ferrates

The article considers a complex technology for electrochemical wastewater treatment from a meat processing plant. The process of water treatment includes a sequential processing in graphite and iron anode-based electrochemical modules, and exposure in maturation and homogenization chamber. Ferrate generation has been evidenced in the iron anode-based module, and ferrates concurrently acting as mild oxidants, coagulants, and steel corrosion inhibitors. The electrochemical potential of ferrates ranges from 1.3 to 1.5 V in aqueous solutions for the pH values between 6 and 8. Provided an increase in ferrate concentration up to 20 mg/L in the solution, the corrosion rate for capacitive equipment and pipelines is reduced by twofold. An application of iron (III) hydroxide as a product of ferrate reduction lowers wastewater clarification by 1.5-2.0 times compared to the widely used ferric iron and aluminum salts. The research findings provide for the advancement of integrated water treatment solutions and highlight the importance of implementing efficient treatment processes to minimize the environmental impact of meat processing plants

Alternative approach to electromagnetic field quantization in nonlinear and inhomogeneous media

A simple approach is proposed for the quantization of the electromagnetic field in nonlinear and inhomogeneous media. Given the dielectric function and nonlinear susceptibilities, the Hamiltonian of the electromagnetic field is determined completely by this quantization method. From Heisenberg's equations we derive Maxwell's equations for the field operators. When the nonlinearity goes to zero, this quantization method returns to the generalized canonical quantization procedure for linear inhomogeneous media [Phys. Rev. A, 43, 467, 1991]. The explicit Hamiltonians for the second-order and third-order nonlinear quasi-steady-state processes are obtained based on this quantization procedure.Comment: Corrections in references and introductio

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОТИЗАПАЛЬНОЇ АКТИВНОСТІ ЕКСТРАКТІВ ПОЛИНУ ГІРКОГО ТА ПОЛИНУ ЗВИЧАЙНОГО ЗА УМОВИ ПАТОЛОГІЇ РІЗНОГО ГЕНЕЗУ

Introduction. Artemisia genus species are used in medicine for centuries. They have appetizing, anthelmintic, bactericidal, choleretic and anti-inflammatory effects. Their activity is caused by different groups of biologically active compounds. The aim of the study – to learn the anti-inflammatory effect of Artemisia absinthium L. and Artemisia vulgaris L. extracts using carrageenan and formalin models of edema. Research Methods. To determine the anti-inflammatory effect of Artemisia absinthium L. and Artemisia vulga­ris L. herb extracts under the pathology of different genesis, two techniques were used: models of carrageenin and formalin edema (aseptic inflammation). They are recommended by the State Expert Center of the Ministry of Health of Ukraine for preclinical studies and for research of anti-exudative activity. The study and analysis of the obtained experimental data were performed in comparison with non-steroidal anti-inflammatory drug – sodium diclofenac and with quercetin. Results and Discussion. It was found that a comparative study of the anti-inflammatory effect of Artemisia L. herb extracts in conditions of carrageenan edema, which is characterized by cyclooxygenase way of inflammation, Artemisia absinthium L. and Artemisia vulgaris L. extracts showed anti-exudative effect throughout the experiment. The best suppression of edema was observed during fifth hour since the introduction of the phlogogenic agent. It reveals the effect of Artemisia absinthium L. and Artemisia vulgaris L. extracts on inflammatory mediators – prosta­glan­dins. In condition of the formalin edema, membrane protein degradation develops and inflammatory mediators, in particular prostaglandins, are released. Conclusions. We have established a pronounced anti-inflammatory effect of Artemisia absinthium L. and Artemisia vulgaris L. extracts, which affect the mediators of inflammation – prostaglandins, and can be used as anti-inflammatory agents in conditions of the inflammatory processes of the pancreas and gall bladder.Вступление. К растениям, которые имеют многовековой опыт использования в медицине, относят виды рода Полынь, которые применяют как аппетитные, глистогонные, бактерицидные, желчегонные и противовоспалительные средства, действие которых обусловлено наличием различных групп биологически активных соединений. Цель исследования – изучить противовоспалительную активность экстрактов полыни горькой и полыни обыкновенной на моделях карагенинового и формалинового отеков. Методы исследования. Для определения противовоспалительной активности экстрактов травы полыни горькой и полыни обыкновенной при патологии различного генеза использовали две методики на моделях асептического воспаления (карагениновый и формалиновый отеки), которые рекомендовал Государственный экспертный центр МОЗ Украины для доклинических исследований и определения антиэкссудативной активности. Исследование и анализ полученных экспериментальных данных проводили в сравнении с препаратом из группы нестероидных противовоспалительных средств – натрия диклофенаком и кверцетином. Результаты и обсуждение. Сравнительное изучение противовоспалительной активности экстрактов полыни горькой и полыни обыкновенной при карагениновом отеке, который характеризовался циклооксигеназным путем воспаления, показало, что они проявляли антиэкссудативное действие в течение всего эксперимента. Наибольшее угнетение отека наблюдали на 5 ч с момента введения флогогенного агента, что свидетельствовало о влиянии экстрактов полыни горькой и полыни обыкновенной на медиаторы воспаления – простагландины. При формалиновом отеке антиэкссудативная активность экстрактов проявлялась уже на 3 ч и повышалась до конца эксперимента, что указывало на угнетение активности медиаторов воспаления. Вывод. Установлено выраженное противовоспалительное действие экстрактов полыни горькой и полыни обыкновенной, которые влияют на медиаторы воспаления – простагландины, их можна использо­вать как противовоспалительные средства при воспалительных процессах поджелудочной железы и желчного пузыря.Вступ. До рослин, що мають багатовіковий досвід використання в медицині, належать види роду Полин, які застосовують як апетитні, глистогінні, бактерицидні, жовчогінні та протизапальні засоби. Їх дія зумовлена наявністю різних груп біологічно активних сполук. Мета дослідження – вивчити протизапальну активність екстрактів полину гіркого і полину звичайного на моделях карагенінового та формалінового набряків. Методи дослідження. Для визначення протизапальної активності екстрактів трави полину гіркого і полину звичайного за умови патології різного генезу використовували дві методики на моделях асептичного запалення (карагеніновий та формаліновий набряки), які рекомендував Державний експертний центр МОЗ України для доклінічних досліджень і встановлення антиексудативної активності. Дослідження та аналіз отриманих експериментальних даних проводили в порівнянні з препаратом із групи нестероїдних протизапальних засобів – натрію диклофенаком та кверцетином. Результати й обговорення. Порівняльне вивчення протизапальної активності екстрактів полину гіркого і полину звичайного при карагеніновому набряку, який характеризувався циклооксигеназним шляхом запалення, показало, що вони проявляли антиексудативну дію протягом усього експерименту. Найбільше пригнічення набряку спостерігали на 5 год з моменту введення флогогенного агента, що свідчило про вплив екстрактів полину гіркого і полину звичайного на медіатори запалення – простагландини. При формаліновому набряку антиексудативна активність екстрактів проявлялась уже на 3 год і підвищувалась до кінця експерименту, що вказувало на пригнічення активності медіаторів запалення. Висновок. Встановлено виражену протизапальну дію екстрактів полину гіркого і полину звичайного, які впливають на медіатори запалення – простагландини, їх можна використовувати як протизапальні засоби при запальних процесах підшлункової залози та жовчного міхура

ВИВЧЕННЯ ГОСТРОЇ ТОКСИЧНОСТІ ТА ГЕПАТОПРОТЕКТОРНОЇ АКТИВНОСТІ ЕКСТРАКТІВ ТРАВИ ПОЛИНУ ГІРКОГО ТА ПОЛИНУ ЗВИЧАЙНОГО

The aim of the work. Study of acute toxicity and hepatoprotective activity of extracts of Artemisia absinthium L. and Artemisia vulgaris L. herbs. Materials and Methods. To determine acute toxicity, the method of preclinical study of drugs harmlessness was used. The study of hepatoprotective activity of Artemisia absinthium L. and Artemisia vulgaris L. herbs extracts was carried out on the model of acute tetrachloromethane hepatitis. Hepatoprotector of domestic production – Sylibor tablets were used as a comparison drug. Results and Discussion. As a result of the study, it was found that intragastric administration of the Artemisia absinthium L. and Artemisia vulgaris L. herbs extracts at a dose of 6000 mg/kg does not lead to death of animals, changes in the integral, hematological, biochemical parameters and morphological structure of the internal organs of the experimental animals, which indicates the absence of toxic effects of extracts in a given dose and characterizes them as ptactically nontoxic (toxicity class V, LD50 > 5000 mg/kg) according to toxicity classification of substances. In acute toxic lesions of the liver the Artemisia absinthium L. and Artemisia vulgaris L. extracts show a distinct hepatoprotective activity, inhibiting peroxidation destructive processes and reducing the development of the cytolysis syndrome; their activity is practically identical to the comparison drug – Sylibor. Conclusion. The investigation of acute toxicity of Artemisia absinthium L. and Artemisia vulgaris L. herbs extracts demonstrates that their intragastric administration at the dose of 6000 mg/kg does not lead to the death of animals, they were neat, had satisfactory appetite, normally responded to sound and light stimuli, urinary and defecation processes were normal, breathing violations and convulsions were not observed. The investigated extracts of Artemisia absinthium L. and Artemisia vulgaris L. herbs show hepatoprotective activity at the acute liver toxicity, that is evidenced by a decrease of the intensity of the process of lipid peroxidation and a reduction of the tetrachloromethane toxicity, leveling the biochemical parameters of animals blood and liver homogenate up to those of intact animals.Мета роботи. Дослідження гострої токсичності та гепатопротекторної активності трави полину гіркого та полину звичайного. Матеріали і методи. Для визначення гострої токсичності використовували методику доклінічного вивчення безпечності лікарських засобів. Вивчення гепатозахисної активності екстрактів полину гіркого та полину звичайного проводили на моделі гострого тетрахлорметанового гепатиту. Як препарат порівняння використовували гепатопротектор вітчизняного виробництва таблетки «Силібор». Результати й обговорення. В результаті проведеного дослідження встановлено, що внутрішньошлункове введення екстрактів трави полину гіркого та полину звичайного у дозі 6000 мг/кг не призводить до загибелі тварин, змін зі сторони інтегральних, гематологічних, біохімічних показників та морфологічної структури внутрішніх органів піддослідних тварин не виникає, що вказує на відсутність токсичної дії екстрактів в даній дозі, та характеризує їх як практично нетоксичні (V клас токсичності, LD50 > 5000 мг/кг) відповідно до класифікації речовин за токсичністю. При гострому токсичному уражені печінки екстракти полину гіркого та полину звичайного проявляють виразну гепатопротекторну активність, пригнічуючи перекисні деструктивні процеси та зменшуючи розвиток синдрому цитолізу і практично не поступаються препарату порівняння «Силібор». Висновки. Вивчення гострої токсичності після внутрішньошлункового введення екстрактів трави полину гіркого та полину звичайного у дозі 6000 мг/кг не призводило до загибелі тварин, вони були охайними, мали задовільний апетит, нормально реагували на звукові і світлові подразники, процеси сечовиділення і дефекації були у нормі, порушення дихання та судом не спостерігали. Досліджувані екстракти полину гіркого та полину звичайного проявляють при гострому токсичному ураженні печінки гепатопротекторну активність, про що свідчить зниження інтенсивності процесу перекисного окислення ліпідів та зменшення токсичності дії тетрахлорметану, доводячи біохімічні показники крові та гомогенату печінки тварин до рівня інтактних

Experimental Validation of a Forward Looking Interferometer for Detection of Clear Air Turbulence due to Mountain Waves

The Forward-Looking Interferometer (FLI) is an airborne sensor concept for detection and estimation of potential atmospheric hazards to aircraft. The FLI concept is based on high-resolution Infrared Fourier Transform Spectrometry technologies that have been developed for satellite remote sensing. The FLI is being evaluated for its potential to address multiple hazards, during all phases of flight, including clear air turbulence, volcanic ash, wake vortices, low slant range visibility, dry wind shear, and icing. In addition, the FLI is being evaluated for its potential to detect hazardous runway conditions during landing, such as wet or icy asphalt or concrete. The validation of model-based instrument and hazard simulation results is accomplished by comparing predicted performance against empirical data. In the mountain lee wave data collected in the previous FLI project, the data showed a damped, periodic mountain wave structure. The wave data itself will be of use in forecast and nowcast turbulence products such as the Graphical Turbulence Guidance and Graphical Turbulence Guidance Nowcast products. Determining how turbulence hazard estimates can be derived from FLI measurements will require further investigation

Advancing PoC Devices for Early Disease Detection using Graphene-based Sensors

Early detection of diseases is key to better disease management and higher survival rates. It aims at discovering conditions that have already produced biochemical changes in body fluids, but have not yet reached a stage of apparent physical symptoms or medical emergency. Therefore, early disease detection relies majorly on biochemical testing of biological fluids such as serum, in the body. The laboratories for these tests require biochemical-based instrumentations that are bulky and not commonly available especially in developing countries. Moreover, the tests are expensive and require trained personnel to conduct and interpret results. On the other hand, Lab-on-a-Chip (LOC) biosensors have a potential to miniaturize the entire biochemical/laboratory methods of diagnostics into versatile, inexpensive and portable devices with great potential for low-cost Point-of-Care (POC) applications. They are capable of providing accurate and precise information on the measured health indices for sub-clinical level of diseases. Nanotechnology-inspired biosensors have further advantages of low limit of detection (required for early diagnosis), real-time analysis and lesser sample volume requirement. Of all other nanomaterials, graphene is said to be the most promising, suitable for biosensing due to its biocompatibility and consistent signal amplification even under the conditions of harsh ionic solutions found in the human body. This paper reviews the potentials, fundamental concepts and related works in using Graphene-based Field Effect Transistors (GFETs) as biosensors for early disease diagnosis. This paper also highlights a low-cost patterning mechanism for preparing SiO2/Si substrate for metal deposition (of the source and drain electrodes of FETs)