Resonance-Induced Effects in Photonic Crystals

For the case of a simple face-centered-cubic photonic crystal of homogeneous dielectric spheres, we examine to what extent single-sphere Mie resonance frequencies are related to band gaps and whether the width of a gap can be enlarged due to nearby resonances. Contrary to some suggestions, no spectacular effects may be expected. When the dielectric constant of the spheres $\epsilon_s$ is greater than the dielectric constant $\epsilon_b$ of the background medium, then for any filling fraction $f$ there exists a critical $\epsilon_c$ above which the lowest lying Mie resonance frequency falls inside the lowest stop gap in the (111) crystal direction, close to its midgap frequency. If $\epsilon_s <\epsilon_b$, the correspondence between Mie resonances and both the (111) stop gap and a full gap does not follow such a regular pattern. If the Mie resonance frequency is close to a gap edge, one can observe a resonance-induced widening of a relative gap width by $\approx 5$.Comment: 14 pages, 3 figs., RevTex. For more info look at http://www.amolf.nl/external/wwwlab/atoms/theory/index.htm

A simple formula for the L-gap width of a face-centered-cubic photonic crystal

The width $\triangle_L$ of the first Bragg's scattering peak in the (111) direction of a face-centered-cubic lattice of air spheres can be well approximated by a simple formula which only involves the volume averaged $\epsilon$ and $\epsilon^2$ over the lattice unit cell, $\epsilon$ being the (position dependent) dielectric constant of the medium, and the effective dielectric constant $\epsilon_{eff}$ in the long-wavelength limit approximated by Maxwell-Garnett's formula. Apparently, our formula describes the asymptotic behaviour of the absolute gap width $\triangle_L$ for high dielectric contrast $\delta$ exactly. The standard deviation $\sigma$ steadily decreases well below 1% as $\delta$ increases. For example $\sigma< 0.1$ for the sphere filling fraction $f=0.2$ and $\delta\geq 20$. On the interval $\delta\in(1,100)$, our formula still approximates the absolute gap width $\triangle_L$ (the relative gap width $\triangle_L^r$) with a reasonable precision, namely with a standard deviation 3% (4.2%) for low filling fractions up to 6.5% (8%) for the close-packed case. Differences between the case of air spheres in a dielectric and dielectric spheres in air are briefly discussed.Comment: 13 pages, 4 figs., RevTex, two references added. For more info see http://www.amolf.nl/external/wwwlab/atoms/theory/index.htm

Persistent currents in multicomponent Tomonaga-Luttinger liquid: application to mesoscopic semiconductor ring with spin-orbit interaction

We study persistent currents in semiconductor ballistic rings with spin-orbit Rashba interaction. We use as a working model the multicomponent Tomonaga-Luttinger liquid which arises due to the nonparabolic dispersion relations of electrons in the rings with rather strong spin-orbit coupling. This approach predicts some new characteristic features of persistent currents, which may be observed in experimental studies of semiconductor ballistic rings.Comment: 13 pages, 8 figure

Photonic Band Gaps of Three-Dimensional Face-Centered Cubic Lattices

We show that the photonic analogue of the Korringa-Kohn-Rostocker method is a viable alternative to the plane-wave method to analyze the spectrum of electromagnetic waves in a three-dimensional periodic dielectric lattice. Firstly, in the case of an fcc lattice of homogeneous dielectric spheres, we reproduce the main features of the spectrum obtained by the plane wave method, namely that for a sufficiently high dielectric contrast a full gap opens in the spectrum between the eights and ninth bands if the dielectric constant $\epsilon_s$ of spheres is lower than the dielectric constant $\epsilon_b$ of the background medium. If $\epsilon_s> \epsilon_b$, no gap is found in the spectrum. The maximal value of the relative band-gap width approaches 14% in the close-packed case and decreases monotonically as the filling fraction decreases. The lowest dielectric contrast $\epsilon_b/\epsilon_s$ for which a full gap opens in the spectrum is determined to be 8.13. Eventually, in the case of an fcc lattice of coated spheres, we demonstrate that a suitable coating can enhance gap widths by as much as 50%.Comment: 19 pages, 6 figs., plain latex - a section on coated spheres, two figures, and a few references adde

Rashba effect in 2D mesoscopic systems with transverse magnetic field

We present semiclassical and quantum mechanical results for the effects of a strong magnetic field in Quantum Wires in the presence of Rashba Spin Orbit coupling. Analytical and numerical results show how the perturbation acts in the presence of a transverse magnetic field in the ballistic regime and we assume a strong reduction of the backward scattering interaction which could have some consequences for the Tomonaga-Luttinger transport. We analyze the spin texture due to the action of Spin Orbit coupling and magnetic field often referring to the semiclassical solutions that magnify the singular spin polarization: results are obtained for free electrons in a twodimensional electron gas and for electrons in a Quantum Wire. We propose the systems as possible devices for the spin filtering at various regimes.Comment: 12 pages, 12 figures, to appear in Phys. Rev.

О ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОМ РАЗЛИЧИИ КУРИЛО‐КАМЧАТСКОГО И БЕРИНГОВОМОРСКОГО СЕГМЕНТОВ ТИХООКЕАНСКОЙ ЗОНЫ ПЕРЕХОДА

The data from the regional magnetotelluric sounding profiles Severny and Yuzhny (northern and southern, respectively) was analyzed and interpreted. The profiles were located on several sites of the eastern coast of Kam‐ chatka, which differ in tectonic structure and geodynamic conditions. The southeastern region covers the Kuril‐ Kamchatka segment of the Pacific transition zone, which corresponds to the active continental margin, while the northeastern region includes the passive continental margin. Geoelectrical sections were obtained along the regional profiles to a depth of about 80 km. The identified anomalies of electrical conductivity were compared with the data obtained by other geophysical methods (specifically, the data on gravity and anomalous magnetic fields). The com‐ parative analysis of the geoelectrical sections shows that electrical conductivity changes gradually in the northeastern region, while the structure of the southeastern region is represented by blocks differing in geoelectrical properties. The conducting horizon of the lithosphere lies at different depths in different parts of East Kamchatka. The south‐ eastern section shows the roof of the lithospheric layer closest to the land surface.Рассмотрены результаты интерпретации данных магнитотеллурического зондирования, полу‐ ченных по региональным профилям «Северный» и «Южный». Профили расположены в разных районах во‐ сточного побережья Камчатки, отличающихся по тектоническому строению и геодинамической обстановке. Юго‐восточный район исследования входит в пределы курило‐камчатского сегмента Тихоокеанской зоны перехода, соответствующего активной континентальной окраине. Северо‐восточный район исследований, напротив, находится на территории пассивной окраины континента. Геоэлектрические разрезы получены вдоль региональных профилей до глубины порядка 80 км. Выделенные аномалии электропроводности сопо‐ ставляются с данными других геофизических методов (с данными поля силы тяжести и аномального маг‐ нитного поля). Сравнительный анализ геоэлектрических разрезов показывает, что на северо‐восточном по‐ бережье региона происходит плавное изменение электропроводности, в юго‐восточной части геоэлектриче‐ ское строение носит блочный характер. Литосферный проводящий горизонт в разных районах Восточной Камчатки залегает на разных глубинах, и максимальное приближение кровли слоя к поверхности наблюда‐ ется в юго‐восточном разрезе

О глубинном строении Южной Камчатки по геофизическим данным

Differences have been discovered in the deep structures of North and South Kamchatka, which raises a question about a boundary between these regions. This problem has been studied on the basis of the seismologic, inverse seismic tomographic (P-waves) and geoelectrical data obtained in recent years, as well as the information on magnetometry, gravimetry, tectonics and magmatism of the study area. Comprehensive analysis of the geological and geophysical data shows differences in the structure of the crust and upper mantle in North and South Kamchatka and common features of the deep structures of South Kamchatka and the Kuril Islands. A presumed boundary between North and South Kamchatka is related to the zone of transverse deep faults crossing the peninsula. It is evidenced by P-wave velocity anomalies at different levels of the lithosphere. This fault zone is associated with a change in the geometry and strike of the high-velocity focal layer, and reflected in the modern tectonic plan as the Petropavlovsk-Malkinsky zone of transverse dislocations. In this zone, the Avacha-Koryak group of modern volcanoes is also NW-oriented. We propose a geoelectric model showing the depths along the profile constructed across the zone. In its deep part, the model includes sub-vertical anomalies of increased electrical conductivity. The anomalies are related to deep faults. Increased electrical conductivity may be due to the presence of magmatic melts feeding volcanoes. The results obtained in our study give evidence of the common features of the deep structures of South Kamchatka and the Kuril island arc and demonstrate the differences between the deep structures of North and South Kamchatka, being separated by the zone of faults, which may penetrate into the upper mantle. It is suggested that the identified features in the South Kamchatka structure are due to deep processes taking place not only at the side of the Pacific Ocean, but also at the southern margins of the Sea of Okhotsk. These findings are of interest for geodynamics, volcanology, tectonics and other Earth sciences.Глубинное строение Северной и Южной Камчатки представляется различным, возникают даже вопросы о границе между ними. Для их решения использованы данные сейсмологии, инверсной сейсмотомографии на объемных Р-волнах и геоэлектрики, полученные в последние годы, а также сведения по магнитометрии, гравиметрии, тектонике и магматизму. На основе комплексного анализа геолого-геофизических данных установлено различие в строении земной коры и верхней мантии Северной и Южной Камчатки и показана общность глубинных структур Южной Камчатки и Курильских островов. Определена возможная граница между Северной и Южной Камчаткой, связанная с зоной поперечных глубинных разломов, пересекающих полуостров. Она проявляется в поведении скоростных аномалий на различных уровнях литосферы. С этой зоной связано изменение геометрии и простирания высокоскоростного фокального слоя. Данная разломная зона находит отражение в современном тектоническом плане в виде Петропавловск-Малкинской зоны поперечных дислокаций. Здесь расположена Авачинско-Корякская группа современных вулканов, также ориентированная в северо-западном направлении. Приводится глубинная геоэлектрическая модель по профилю, выполненному вкрест этой зоны. Глубинная часть модели содержит субвертикальные аномалии повышенной электропроводности. Они связываются с глубинными разломами. Повышенная электропроводность может быть обусловлена наличием магматических расплавов, питающих вулканы. Полученные результаты свидетельствуют об общности глубинных структур Южной Камчатки и Курильской островной дуги, а также о различии в глубинном строении Северной и Южной Камчатки, разделенных зоной разломов, возможно, проникающих в верхнюю мантию. Предполагается, что выявленные особенности в строении Южной Камчатки обусловлены глубинными процессами со стороны не только Тихого океана, но и южных окраин Охотского моря. Полученные результаты представляют интерес для геодинамики, вулканологии, тектоники и других наук о Земле

Перспективи застосування в клінічній медицині комплексу артишоку та часнику

Today herbal medicines become more and more popular in the world due to their inherent advantages over drugs of the chemical origin. A long historical experience of application, the high safety profile, its complex action, as well as the possibility of the long-term use without significant side effects cause an increase in their consumption around the world. At the same time, the practice of using herbal medicines is significantly hindered by the lack of scientific information about their mechanisms of action, potential adverse reactions, contraindications and interactions with other drugs and food. The publication considers scientometric data on the possible use of medicines based on leaves of artichoke and garlic in the clinical medicine. The existing information based on the preclinical and clinical studies has been analyzed. Particular attention is paid to the results of controlled clinical trials. The attention is drawn to very good tolerability and safety of herbal medicines from artichoke and garlic, which, in particular, allows their use in children, geriatric patients, pregnancy, etc. The conclusion has been made that these medicines have significant prospects for widespread use, and the existing scientific data allow their wide clinical use separately and in combination with a variety of diseases and pathological conditions.Препараты растительного происхождения приобретают в современном мире все большую популярность в силу присущих им преимуществ по сравнению с лекарствами химического происхождения. Длительный исторический опыт применения, высокий профиль безопасности, комплексность действия и возможность длительного применения без существенных побочных явлений обусловливают рост их потребления по всему миру. В то же время практика использования растительных препаратов существенно сдерживается недостаточным объемом научных сведений об их механизмах действия, потенциальных побочных реакциях, противопоказаниях и взаимодействии с другими препаратами и пищей. В публикации рассмотрены наукометрические данные о возможностях применения в клинической медицине препаратов на основе листьев артишока посевного и чеснока. Проанализирована существующая информация, базирующаяся на доклинических и клинических исследованиях. Особое внимание уделено результатам контролируемых клинических исследований. Обращается внимание на очень хорошую переносимость и безопасность растительных препаратов из артишока и чеснока, что в частности позволяет их применение у детей, геронтологических больных, при беременности и т. п. Делается вывод, что упомянутые препараты имеют значительные перспективы для широкого применения, а существующие научные данные позволяют их широкое клиническое использование отдельно и в комбинации при целом ряде заболеваний и патологических состояний.Препарати рослинного походження набувають у сучасному світі все більшої популярності через властиві їм переваги порівняно з ліками хімічного походження. Тривалий історичний досвід застосування, високий профіль безпеки, комплексність впливу і можливість тривалого застосування без істотних побічних явищ обумовлюють ріст їх споживання у всьому світі. Але практика використання рослинних препаратів суттєво стримується недостатнім обсягом наукових відомостей щодо способу їх дії, потенційних побічних реакцій, протипоказань і взаємодії з іншими препаратами та їжею. В публікації розглянуті наукометричні дані щодо можливостей застосування в клінічній медицині препаратів на основі листя артишоку посівного та часнику. Проаналізована існуюча інформація, що базується на доклінічних та клінічних дослідженнях. Особлива увага приділена результатам контрольованих клінічних досліджень. Звертається увага на дуже добру переносимість та безпеку рослинних препаратів з артишоку та часнику, що зокрема дозволяє їх застосування у дітей, геронтологічних хворих, при вагітності тощо. Зроблений висновок, що згадані препарати мають значні перспективи до широкого застосування, а існуючі наукові дані дозволяють їх широке клінічне використання окремо та у комбінації при цілій низці захворювань та патологічних станів

Charge and Spin Effects in Mesoscopic Josephson Junctions

We consider the charge and spin effects in low dimensional superconducting weak links. The first part of the review deals with the effects of electron-electron interaction in Superconductor/Luttinger liquid/Superconductor junctions. The experimental realization of this mesoscopic hybrid system can be the individual single wall carbon nanotube that bridges the gap between two bulk superconductors. The dc Josephson current through a Luttinger liquid in the limits of perfectly and poorly transmitting junctions is evaluated. The relationship between the Josephson effect in a long SNS junction and the Casimir effect is discussed. In the second part of the paper we review the recent results concerning the influence of the Zeeman and Rashba interactions on the thermodynamical properties of ballistic S/QW/S junction fabricated in two dimensional electron gas. It is shown that in magnetically controlled junction there are conditions for resonant Cooper pair transition which results in giant supercurrent through a tunnel junction and a giant magnetic response of a multichannel SNS junction. The supercurrent induced by the joint action of the Zeeman and Rashba interactions in 1D quantum wires connected to bulk superconductors is predicted.Comment: 36 pages, 8 figures; minor changes in reference

Newtonian Collapse of Scalar Field Dark Matter

In this letter, we develop a Newtonian approach to the collapse of galaxy fluctuations of scalar field dark matter under initial conditions inferred from simple assumptions. The full relativistic system, the so called Einstein-Klein-Gordon, is reduced to the Schr\"odinger-Newton one in the weak field limit. The scaling symmetries of the SN equations are exploited to track the non-linear collapse of single scalar matter fluctuations. The results can be applied to both real and complex scalar fields.Comment: 4 pages RevTex4 file, 4 eps figure