First-principles study of spontaneous polarization in multiferroic BiFeO3_3

The ground-state structural and electronic properties of ferroelectric BiFeO$_3$ are calculated using density functional theory within the local spin-density approximation and the LSDA+U method. The crystal structure is computed to be rhombohedral with space group $R3c$, and the electronic structure is found to be insulating and antiferromagnetic, both in excellent agreement with available experiments. A large ferroelectric polarization of 90-100 $\mu$C/cm$^2$ is predicted, consistent with the large atomic displacements in the ferroelectric phase and with recent experimental reports, but differing by an order of magnitude from early experiments. One possible explanation is that the latter may have suffered from large leakage currents. However both past and contemporary measurements are shown to be consistent with the modern theory of polarization, suggesting that the range of reported polarizations may instead correspond to distinct switching paths in structural space. Modern measurements on well-characterized bulk samples are required to confirm this interpretation.Comment: (9 pages, 5 figures, 5 tables

Origin of magnetoelectric behavior in BiFeO3_3

The magnetoelectric behavior of BiFeO$_3$ has been explored on the basis of accurate density functional calculations. The structural, electronic, magnetic, and ferroelectric properties of BiFeO$_3$ are predicted correctly without including strong correlation effect in the calculation. Moreover, the experimentally-observed elongation of cubic perovskite-like lattice along the [111] direction is correctly reproduced. At high pressure we predicted a pressure-induced structural transition and the total energy calculations at expanded lattice show two lower energy ferroelectric phases, closer in energy to the ground state phase. Band-structure calculations show that BiFeO$_3$ will be an insulator in A- and G-type antiferromagnetic phases and a metal in other magnetic configurations. Chemical bonding in BiFeO$_3$ has been analyzed using various tools and electron localization function analysis shows that stereochemically active lone-pair electrons at the Bi sites are responsible for displacements of the Bi atoms from the centro-symmetric to the noncentrosymmetric structure and hence the ferroelectricity. A large ferroelectric polarization (88.7 $\mu$C/cm$^{2}$) is predicted in accordance with recent experimental findings. The net polarization is found to mainly ($>$ 98%) originate from Bi atoms. Moreover the large scatter in experimentally reported polarization values is due to the large anisotropy in the spontaneous polarization.Comment: 19 pages, 12 figures, 4 table

Complete solution of a constrained tropical optimization problem with application to location analysis

We present a multidimensional optimization problem that is formulated and solved in the tropical mathematics setting. The problem consists of minimizing a nonlinear objective function defined on vectors over an idempotent semifield by means of a conjugate transposition operator, subject to constraints in the form of linear vector inequalities. A complete direct solution to the problem under fairly general assumptions is given in a compact vector form suitable for both further analysis and practical implementation. We apply the result to solve a multidimensional minimax single facility location problem with Chebyshev distance and with inequality constraints imposed on the feasible location area.Comment: 20 pages, 3 figure

Impurity breakdown and terahertz luminescence in n-GaN epilayers under external electric field

We report on the observation and experimental studies of impurity breakdown and terahertz luminescence in n-GaN epilayers under external electric field. The terahertz electroluminescence is observed in a wide range of doping levels (at noncompensated donor density from 4.5×10[sup 16] to 3.4×10[sup 18] cm[sup −3]). Spectra of terahertz luminescence and photoconductivity are studied by means of Fourier transform spectrometry. Distinctive features of the spectra can be assigned to intracenter electron transitions between excited and ground states of silicon and oxygen donors and to hot electron transitions to the donor states.Peer reviewe

Methods for the diagnosis and treatment of oligometastases in patients with prostate cancer and progressive disease after radical treatment

Prostate cancer (PC) is one of the most urgent problems of modern urologic oncology in Russia because of a steady rise in morbidity and mortality rates associated with this disease. Radical prostatectomy (RP) and external beam radiotherapy (EBRT) or brachytherapy are mainstay treatments in patients with localized and locally advanced PC. Just the same, the rate of lymphogenic disease progression after radical treatment is as high as 15–40 %. At the same time, a search for a tumor focus leading to an increase in the marker is extremely important. If a local recurrence is detected after previous RP, there may be salvage EBRT. After verifying the relapse after salvage EBRT or brachytherapy, RP may be recommended to patients in the specialized centers having appropriate experience with this type of surgery. In patients with distant metastases, palliative hormonal therapy has been the only conventional method so far. Nonetheless, in a considerable number of patients, a marker recurrence may be associated with the so-called oligometastatic progression of the disease, in which the number of detected metastatic foci is minimal. The clinical introduction of promising and precise diagnostic methods having high sensitivity and specificity even with the minimal levels of prostate-specific antigen, such as magnetic resonance imaging and positron tomography, could substantially increase the number of detectable patients with oligometastases and propose new therapeutic conceptions for the treatment of this contingent of patients. Recently, in the literature there have been increasingly more works suggesting the possibility of using local treatments (surgery or radiotherapy) in patients with oligometastases when the disease progresses after radical treatment. The results of investigations show that a personalized approach and surgical or radiation treatments in selected patients make it possible to increase survival prior to the use of hormonal treatment and, in a number of cases, to completely abandon the latter. The paper gives a review of the literature data dealing with this problem

Влияние механоактивации на состав нефти и характеристики ее фракции, выкипающей выше 500ºС

The pressure effect in the disintegration unit DA-1 on the oil has been investigated. A change in oil composition and indicators characterizing some properties of the residual fraction of direct distillation has been identified.Исследовано влияние давления в дезинтеграционном агрегате ДА-1 на фракционный состав отбензиненной нефти одного из месторождений республики Коми. Определены показатели, характеризующие некоторые свойства остаточных фракций прямой перегонки - гудронов

Клинический случай комплексного лечения анаэробного неклостридиального некротизирующего целлюлофасциита с использованием современного биопластического материала

Necrotizing cellulitis is an infection most often caused by mixed aerobic and anaerobic microflora or Clostridium perfringens, which affects the superficial and deep fascia and subcutaneous fat. Necrotic pyogenic infection (NPI) usually occurs as a result of infection of tissues with Streptococcae group A (for example, Streptococcus pyogenes) or by the association of aerobic and anaerobic bacteria (for example, Bacteroides species). Streptococci can reach the site of inflammation from distant foci of infection by hematogenous. This infectious disease most often affects the limbs and the perineum. NPI causes tissue ischemia as a result of extensive occlusion of small vessels in the subcutaneous fat. Vascular occlusion leads to heart attack and tissue necrosis, which increases the number of obligate anaerobes (for example, Bacteroides) and stimulates the anaerobic metabolism of facultative pathogens (for example, Escherichia coli). The chain of the listed pathophysiological reactions is the cause of the development of gangrene in patients with NPI.The main method of treating NPI is surgical. Indications for surgical treatment are blistering, ecchymosis and fluctuations symptom. The initial incision should be extended until it becomes possible to separate the skin with subcutaneous fat from the fascia with a tool or finger. The most common mistake is non-radical surgical treatment. Repeated surgical treatments with removal of necrosis to the boundaries of healthy tissues should be repeated every 1–2 days – this procedure should become routine. Additionally prescribed intravenous infusions of antibiotics, usually include 2 or more drugs. The choice of antibiotic therapy should be based on the results of bacteriological research. Intensive detoxification requires the introduction of large volumes of fluid before and after surgery. After surgical treatment, extensive wound defects of soft tissues are formed, requiring elimination by reconstructive and plastic surgeries.The article presents a clinical example of successful patient with a severe NPI treatment. Surgical treatment of the underlying disease and the replacement of an extensive wound defect using bioplastic material were performed.Некротизирующий целлюлофасциит – инфекция, чаще всего вызываемая смешанной аэробной и анаэробной микрофлорой или Clostridium perfringens, которая поражает поверхностную и глубокую фасции и подкожно-жировую клетчатку. Некротическая пиогенная инфекция (НПИ) обычно возникает в результате инфицирования тканей стрептококками группы А (например, Streptococcus pyogenes) или ассоциацией аэробных и анаэробных бактерий (например, вид Bacteroides). Стрептококки могут достигнуть места развития воспаления из отдаленных очагов инфекции гематогенным путем. Данное инфекционное заболевание чаще всего поражает конечности и область промежности. НПИ вызывает ишемию ткани в результате обширной окклюзии мелких сосудов подкожно-жировой клетчатки. Окклюзия сосудов приводит к инфаркту и некрозу ткани, что способствует росту числа облигатных анаэробов (например, Bacteroides) и стимулирует анаэробный метаболизм факультативно-патогенных микроорганизмов (например, Escherichia coli). Цепь перечисленных патофизиологических реакций является причиной развития гангрены у пациентов с НПИ. Основной метод лечения НПИ – хирургический. Показаниями к оперативному лечению являются образование пузырей, экхимозы и симптом флуктуации. Первоначальный надрез следует удлинять до тех пор, пока не станет возможным при помощи инструмента или пальца отделить кожу с подкожно-жировой клетчаткой от фасции. Наиболее частой ошибкой является нерадикальное выполнение хирургической обработки. Повторные хирургические обработки с удалением некрозов до границ здоровых тканей следует повторять каждые 1–2 суток – данная процедура должна стать рутинной. Дополнительно назначают внутривенные инфузии антибиотиков, обычно включают 2 или более препарата. Выбор антибиотикотерапии должен осуществляться на основании результатов бактериологического исследования. Для интенсивной детоксикации требуется введение больших объемов жидкости до и после хирургического вмешательства. После проведенного оперативного лечения образуются обширные раневые дефекты мягких тканей, требующие ликвидации при помощи реконструктивных и пластических операций.В статье приведен клинический пример успешной терапии пациентки с тяжелой НПИ, в ходе которого проводилось хирургическое лечение основного заболевания и замещение обширного раневого дефекта с использованием биопластического материала

Properties of Xylan-Alginate Composites Reinforced with Ultrasound-Activated Birch Cellulose

Впервые для получения полимерных композиционных материалов (пленок) предложено использовать полисахариды: целлюлозу и ксилан, выделенные из древесины березы методом пероксидной делигнификации в среде «уксусная кислота – вода» в присутствии катализатора (NH4)6Mo7O24. Исходные компоненты: целлюлоза, ксилан, альгинат натрия охарактеризованы с использованием методов ИКС, ГХ, ГПХ, лазерной дифракции и химического анализа. Показано, что введение целлюлозы березы, активированной ультразвуком в состав ксилан-альгинатных композитов, приводит к увеличению прочности пленок, увеличению их барьерных свойств относительно паров воды, а также к уменьшению растворимости пленок в водеFor the first time, polysaccharides: cellulose and xylan, isolated from birch wood by peroxide delignification in “acetic acid-water” medium in the presence of catalyst (NH4)6Mo7O24, were proposed to be used to obtain polymer composites (films). The initial components: cellulose, xylan, sodium alginate were characterized using the methods of FTIR, GC, GPC, laser diffraction and chemical analysis.It is shown that the introduction of ultrasound-activated birch bark cellulose into the composition of xylan-alginate composites leads to an increase in the strength of the films, an increase in their barrier properties with respect to water vapor, and also reduces the solubility of the films in wate

Неоадъювантная химиогормонотерапия и радикальная простатэктомия у больного лимфогенно- диссеминированным раком предстательной железы

Prostate cancer (PC) is now one of the most common malignancies among men. Radical prostatectomy is the most commonly used therapy option for patients with localized PC. The appropriateness of surgical treatment for locally advanced and lymphogenic metastatic PC remains controversial, as the probability of non-radical intervention increases significantly and the risk for disease progression becomes higher. At the same time, interest in surgical treatment in patients with PC at high risk of progression, including those with lymphogenic metastases has recently increased greatly. There are more and more studies demonstrating improved survival rates in patients with high-risk PC, including those with distant metastases, who have undergone radical prostatectomy and lymphadenectomy compared with a cohort of patients who have received only drug therapy In addition to the studies evaluating the efficiency of neoadjuvant therapy before surgery in patients with localized or locally advanced high-risk PC, there are also investigations considering this option in PC patients with lymphogenic metastases. The paper gives the results of a clinical observation that shows the high efficiency of a multimodal approach with neoadjuvant chemohormonal therapy, followed by surgical treatment in a patient with lymphogenic metastatic PC.Рак предстательной железы (РПЖ) в настоящее время является одним из наиболее часто встречающихся злокачественных новообразований у мужчин. Радикальная простатэктомия – наиболее часто применяемый метод терапии у больных локализованным РПЖ. Целесообразность хирургического лечения местно-распространенных и лимфогенно-диссеминированных форм РПЖ остается спорной, так как существенно повышается вероятность нерадикального вмешательства и возрастает риск прогрессирования заболевания. В то же время интерес к проведению хирургического лечения у больных РПЖ с высоким риском прогрессирования, в том числе с наличием лимфогенных метастазов, в последнее время существенно возрос. Появляется все больше исследований, демонстрирующих улучшение показателей выживаемости больных РПЖ высокого риска, в том числе с наличием отдаленных метастазов, которым выполняли радикальную простатэктомию и лимфаденэктомию, по сравнению с когортой больных, получавших только лекарственную терапию. Кроме работ по оценке эффективности неоадъювантной терапии до хирургического лечения у пациентов с локализованным или местно-распространенным РПЖ высокого риска существуют также исследования, рассматривающие данную опцию у больных РПЖ с наличием лимфогенных метастазов. В статье представлены результаты клинического наблюдения, демонстрирующего высокую эффективность мультимодального подхода с применением неоадъювантной химиогормонотерапии с последующим проведением хирургического лечения у больного метастатическим лимфогенно-диссеминированным РПЖ