СПОСОБ САМООРГАНИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНОГО АНСАМБЛЯ ДИАМАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ ЭЛЕКТРОН-ИОН
METHOD OF SELF-ORGANIZING AN OPTICALLY ACTIVE ENSEMBLE OF DIAMAGNETIC ELECTRON-ION NANOPARTICLES

Изобретение относится к самоорганизации света в молекулах с обратной связью, которая, реализуясь между индуцированными энергиями на двух переходах, преимущественно на двух колебательно-вращательных (KB) переходах основного электронного терма или на двух вращательных переходах основного колебательного терма, может быть использована:
- в квантовой электронике для генерации лазерного излучения с Когерентностью высокого порядка, Винтовым фронтом и Большим орбитальным магнитным моментом;
- в молекулярной энергетике для приготовления диамагнитных ловушек, разделяющих изотопы молекул и организующих физико-химические и биологические формы материи;
- в геофизике для мониторинга молекулярного/аэрозольного состава атмосферы, зарождения торнадо, шаровых молний и др.
Известны способы получения искусственной оптически активной среды, когда оптически неактивную среду помещают в постоянное электрическое поле (эффект Керра - электрическое двойное лучепреломление) или в постоянное магнитное поле (явление Зеемана; эффект Фарадея - магнитное вращение плоскости поляризации; эффект Коттона - круговой дихроизм; эффект Коттона-Мутона - магнитное двойное лучепреломление). - Волькенштейн М.Д. Молекулярная оптика. М.-Л. 1951. С. 634-647; Физический энциклопедический словарь. - М.: БРЭ. 1995. С. 494-495; Пентин Ю.А, Вилков Л.В. Физические методы исследования в химии. - М.: Мир. 2003. С. 563-574. При этом ключевую роль играет диамагнитное поле, индуцированное полем проходящей световой волны в направлении, противоположном вызвавшему его магнитному полю.
Многообразие эффектов и способов получения оптически активной среды имеет общий существенный признак с заявляемым способом, состоящий в том, что молекулы оптически активной среды приобретают анизотропию, но лишаются плоскости и центра симметрии. Результат приготовления анизотропных оптически активных молекул на электронном переходе обнаруживают по повороту плоскости поляризации проходящей световой волны.
Недостатком известных эффектов и способов является то, что они не позволяют преобразовать молекулярный газ в оптически активный ансамбль диамагнитных наночастиц электрон-ион под действием проходящего многочастотного электромагнитного (э/м) излучения.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и по совокупности признаков является способ модуляционной спектроскопии двух молекулярных переходах, объединенных в трехуровневую V-схему. По V-схеме реализуется внутренняя амплитудно-фазовая модуляция бигармонического излучения (БИ) накачки, т.е. бигармонического волнового пакета - Лопасов В.П. Способ синтеза диамагнитной оптически активной среды. Пат. 2320979 от 28.03.2006. Россия, Опубл. 27.03.2008. Бюл. №9.
Общими существенными признаками аналога и заявляемого способа являются две волны разной частоты БИ линейной поляризации, которые создают объем когерентности в молекулярном газе, условия и канал с квантовой критической точкой для запуска в молекулах механизма двумерной (во времени-пространстве) нелокальной положительной обратной связи (ПОС) на двух KB или двух вращательных переходах. Механизм обратной связи в аналоге, «замораживая» вращение молекулярных ядер путем усиления прецессионно-нутационного движения электронов, синтезирует оптически активный ансамбль диамагнитных систем молекула-фотон.
Основным недостатком аналога является неэффективное «замораживание» вращения ядер молекул в процессе их упругого столкновения с уширяющей частицей (молекулой или атомом), что не позволяет БИ с высокой скоростью синтезировать оптически активный ансамбль диамагнитных систем молекула-фотон в объеме когерентности на приготовленном магнитомультипольном (ММ) переходе с большим орбитальным магнитным моментом.
Целью заявляемого способа является нелинейное ускорение самоорганизации молекул на этапе упругого столкновения с частицами в оптически активный ансамбль диамагнитных наночастиц электрон-ион на приготовленном ММ переходе с большим орбитальным магнитным моментом.
Особенностью заявляемого способа является преобразование энергии электронно-вращательно-колебательного движения молекул (Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. - М:. ГИ ФМЛ. 1962. С. 485-487), в их диамагнитную энергию за счет индукции электрического и магнитного дипольных моментов в молекулах газа с образованием нелинейного перекрестного сомножителя ЕН. Этот процесс позволяет молекулам в разных участках объема когерентности БИ накачки корректировать амплитудно-фазовые соотношения между элементарными возмущениями молекул и запустить механизм двумерной во времени-пространстве нелинейной и нелокальной ПОС на двух KB или двух вращательных переходах.
Поставленная цель достигается путем использования векторной суммы коллектива полей для запуска в молекулярном газе двухмерной ПОС между энергиями квадратичных эффектов Штарка и Зеемана при условиях, несколько отличных от указанных в аналоге. Изобретение позволяет создать технологию высокоскоростной открытой самоорганизации оптически активного ансамбля диамагнитных наночастиц электрон-ион и получить принципиально новый диамагнитный наноматериал для большого числа практических применений.
Элементы запуска механизма двухмерной во времени-пространстве нелинейной и нелокальной ПОС.
-q
1q
2q
1. Внутренняя знакопеременная амплитудная модуляция БИ накачки (Физический энциклопедический словарь. М.: БРЭ, 1995, С. 492) реализуется в молекулах газа на частоте ω=(ω-ω)/2 (Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. - М.: МГУ. 2004, С. 505)
q
1q
q
1q
2q
q
2q
-q
q
q
-q
-q
+q
q
+q
E(z,t)=ACos(ωt-kz)+ACos(ωt-kz)≡2ACos(ωt)(t-zk/ω)Cos(ωt-kz)
1q
2q
1q
2q
-q*
при отношении амплитуд волн БИ линейной поляризации на частотах ω, ω, равном A=A=A, Фиг. 1. На Фиг. 1 показана амплитудная модуляция БИ на частоте ω с нулевым узлом пересечения компонент поля Е и Н при длине когерентности .
-q
+q
1q
2q
1q
2q
e
m
Знакопеременная амплитудно-фазовая модуляция БИ реализуется в молекулах на частотах ω и ω=(ω+ω)/2 при отношении амплитуд волн А/A≠1. При этом образуется седлообразный узел и нелинейный сомножитель J~ЕН от перекрестных слагаемых Е и Н в индуцированных дипольных моментах d и d упругим столкновением молекулы с частицей.
-q
1q
2q
+q
1q
2q
1q
1q
1q
2q
2q
2q
+q=0
-q=0
+q
Здесь k=(k-k)/2, k=(k+k)/2; k=n(ω)ω/c, k=n(ω)ω/c;  и  - групповая и фазовая скорости БИ; q=0, 1, 2, 3, … q*=ω/ω - целочисленный номер шага T/4 поля БИ между моментами  и  смены знаков ± внутренней амплитудной модуляции ортогонально и  внутренней фазовой модуляции вдоль оси Z распространения БИ.
2. Открытые зоны Френеля в объеме когерентности БИ накачки
1q
2q
1q
2q
q
заполнены векторной суммой коллектива электрических  и магнитных  полей упругого столкновения каждой молекулы с уширяющей частицей, БИ на частотах ω, ω с шириной спектра δω≈δω≈δω и релеевского рассеяния - Lopasov V.P. Firboll as the Result of Self-Organizaition of an Ensemble of Diamagnetic Electron-Ion Nanopar-ticles in Molelecular Gas // Plasma Physics Reports. 2011. T 37. №13. C. 1099.
-q≥0
+q≥0
+q≥0
3. Резонансы по энергии между разностью 2ω, суммой 2ω частот БИ накачки и V-схемой KB или вращательных переходов создают канал с квантовой критической точкой для запуска механизма двумерной во времени-пространстве ПОС между энергиями квадратичных эффектов Штарка и Зеемана на одном из шагов T/4 подготовительного этапа
ес
R-V-P
Здесь τ и T - время упругого столкновения и релаксации энергии вращательно-колебательно-поступательного движения молекул.
4. Диспергационная V-схема переходов состоит из разрешенного низкочастотного электродипольного (стартового) и слабо разрешенного высокочастотного магнитного мультипольного (рабочего), например, KB переходов
2
-3
2
JK
2
2
2
2
молекулы НO с общим низшим уровнем  (квантовой критической точкой). Уровень  - это результат смещения уровня 4(000) НO на 2Δ≈345.6 МГц из-за центробежного растяжения (Быков А.Д., Макушкин Ю.С., Улеников О.Н. Колебательно-вращательная спектроскопия водяного пара. Новосибирск: Наука, 1989, С. 100), а также на  из-за динамического смещения в процессе упругого столкновения молекул НO с N. Смещение  получает также уровень . Здесь J=4, 5 - квантовые числа углового момента НO на ось Z; (000)⇔(103) - составной колебательный переход молекулы НO.
Условия реализации механизма двумерной во времени-пространстве нелинейной и нелокальной ПОС.
1q
1q
Условие 1. Частоты ω и ω поля БИ линейной поляризации задают так, чтобы их разность и сумма
R
103
попали в область двумерного резонанса по энергии к стартовому и рабочему переходам, объединенным в V-схему (3). Здесь ƒ и ω - частота упругого столкновения молекулы с уширяющей частицей (Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. - М.: Наука. 1980, С. 137), и круговая частота колебательного перехода молекул.
Условие 2. Электрический (5а) и магнитный (5б) дипольные моменты
q
(Бекингем Э. Основы теории межмолекулярных сил. Применение к малым молекулам. В кн. «Межмолекулярные взаимодействия: от двухатомных молекул до биополимерных» под ред. Б. Пюльмена - М.: Мир. 1981. С. 52), индуцированные в каждой молекуле ее столкновением с частицей, задают с участием поляризуемости , диамагнитной восприимчивости , градиента поля  в плоскости XY и перекрестных слагаемых, где тензоры  и  связаны с тензором гирации g молекулы (Волькенштейн М.Д. Молекулярная оптика. - М.-Л, 1951, С. 27-54, 78-80).
+q
Упругое столкновение искажает распределение электронной плотности молекул и понижает их симметрию, что приводит к анизотропии поляризуемости  и диамагнитной восприимчивости  молекул ортогонально и вдоль оси Z. Взаимодействие индуцированных в каждой молекуле моментов (5а), (5б) с коллективом полей на частотах  и ω в области переходов (3) формирует:
+q
- корреляцию колебаний ,  и колебаний радиуса, ,  орбиты валентного электрона молекул на каждом шаге T/4 этапа (2);
+q
- энергию эффектов Штарка , Зеемана  и диамагнитную амплитудно-фазовую ловушку фотонов БИ на каждом шаге T/4 этапа (2).
ph
D
b
Условие 3. Число фотонов N БИ линейной поляризации в объеме (1) задают превышающим число молекул N на стартовом состоянии стартового перехода, а число уширяющих частиц N превышающим число фотонов
D
+q
Число молекул N задают так, чтобы между частотой рабочего перехода (3) и частотой 2ω БИ накачки выполнялось соотношение
R
103
с участием частот ƒ и ω.
Условие 4. Асимметрию интенсивности волн с большей и меньшей частотой задают так
чтобы низшая граница 3/1 соответствовала минимальному, а верхняя граница 8/1 максимальному градиенту поля БИ линейной поляризации в плоскости XY.
Условия (4), (5а), (5б), (6б) и (7) приводят к возникновению знакопеременной внутренней амплитудно-фазовой модуляции БИ накачки на переходах (3) и корреляционной связи между колебаниями электрооптических, магнитооптических характеристик молекул; нулевой узел пересечения компонент  и  коллектива полей вдоль оси Z (Фиг. 1) заменяется их седлообразным узлом с образованием перекрестного нелинейного сомножителя .
q≥0
q
+q
При этом в молекулах по V-схеме переходов (3) в момент t запускается механизм двумерной во времени-пространстве нелинейной ПОС, который резонансно увеличивая индуцированный тензор гирации g на каждом шаге T/4 БИ накачки, создает зависимость частоты ларморовской прецессии , диамагнитной восприимчивости  и диамагнитной энергии  молекул от перекрестного нелинейного сомножителя . Сомножитель  определяет величину вектора плотности потока э/м энергии (вектора Умова-Пойнтинга) (Волькенштейн М.Д. Молекулярная оптика. - М.-Л, 1951, С. 16) и, соответственно, величину нелинейного усиления механизма двухмерной ПОС.
+q
Механизм двумерной ПОС на каждом шаге Т/4 этапа (2) нелинейно управляет:
1) положением энергетических уровней переходов (3) в объеме (1) и во времени (2);
2) анизотропным накоплением «квантовой поляризационной» диамагнитной восприимчивости  (Вонсовский С.В. Магнетизм М.: Наука, 1971. С. 71) на рабочем переходе, а также накоплением диамагнитной энергии  на его высоком уровне ;
Xq
+q
3) вкладом релеевского рассеяния в изменение фазы зарожденной волны ММ излучения на частоте ω≈ω в виде криволинейного профиля «микролинзовых систем» стоячей волны эллиптической поляризации (СВЭП) для четных и нечетных зон Френеля (мод «соленоида-резонатора»). Профиль «микролинзовых систем» добавляет к нечетным зонам фазовый набег π и заставляет четные и нечетные зоны Френеля «работать в фазе» - квантовый аналог гиперлинзовой системы (Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. - М.: МГУ. 2004, С. 457);
D
4) движением валентного электрона молекул N ортогонально и вдоль оси Z и, соответственно, динамикой внутри- и межмолекулярных квантовых событий по V-схеме (3);
5) скоростью открытой самоорганизации ансамбля электрон-ион и поля СВЭП в форме многоцилиндрического (по числу зон Френеля) «соленоида-резонатора», Фиг. 2.
D
Xq*
+q*
На Фиг. 2 показана схема получения объема когерентности БИ при радиусе пучка , самоорганизация молекул N в ансамбль наночастиц в конце этапа (2) и сигнала ММ излучения с винтовым фронтом вдоль оси распространения  на несущей частоте ω≈ω.
Условие 5. Начальный шаг поля БИ накачки задают так
q
q*
q
+q
чтобы механизм двумерной ПОС, изменяя , , g→g молекул, нелинейно ускорял их самоорганизацию в ансамбль наночастиц электрон-ион и реализовал эффект нелокальности для валентного электрона молекулы при выполнении условия (8). Эффект нелокальности выполняется, если валентный электрон молекул, прибывая в точку r из точки  за время T/4, приносит память о действии на него внешних полей в точке . Здесь  - энергия ионизации атома водорода (Ильинский Ю.А., Келдыш Л.В. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. - М.: МГУ, 1989, С. 7 и С. 27).
D
Нелинейное ускорение самоорганизации и нелокальный отклик молекул приводят к тому, что скорость накопления молекулами диамагнитной энергии на первом шаге и на каждом следующем шаге БИ накачки, существенно превышает скорость ее релаксации. Как только усиление прецессионно-нутационного ( относительно оси Z) движения электрона у одной молекулы в момент  обеспечит приращение диамагнитной энергии больше энергии радиационных потерь  по V-схеме (3), то все молекулы N на стартовом уровне стартового перехода получат энергию квадратичных эффектов Штарка и Зеемана, превышающую энергию радиационных потерь. То есть, фотоны БИ накачки попадают в диамагнитную амплитудно-фазовую ловушку.
D
+q=0
+q=1
q
q*
J
Каждая молекула N на первом шаге T/4 БИ накопит энергию , на втором шаге Т/4 - энергию , на третьем шаге  - энергию  в области высоковозбужденного магнитного мультипольного уровня  рабочего перехода. И так до шага q*, когда молекулы накопят пороговое значение g→g, ,  и снимется пространственное вырождение высоковозбужденного уровня рабочего перехода молекул по магнитным подуровням M.
+q
q≥0
В этом случае, во-первых, время каждого следующего шага T/4 увеличивается, но уменьшается число шагов при сохранении длительности этапа самоорганизации молекул в ансамбль электрон-ион (2). Во-вторых, накопление молекулами диамагнитной восприимчивости  приводит к росту радиуса нелокальности  отклика валентного электрона и к уменьшению скорости света  в аномальной области рабочего перехода. В-третьих, быстрый рост радиуса нелокальности отклика электрона позволяет уверенно достигать критическую когерентность сигнала, означающего окончание открытой самоорганизации ансамбля электрон-ион . Здесь  и  - начальный радиус нелокальности валентного электрона и длина волны ММ излучения, зарожденного в момент t в области рабочего KB перехода.
D
D
Способ работает следующим образом. После выполнения соотношений (2, 3, 4, 5а,5б, 6а, 6б, 7, 8), в объеме когерентности (1) реализуется принцип суперпозиции квантовых состояний V-схемы молекулярных переходов (3). - Лопасов В.П. Прикладная физика. 2012, №4, С. 24-33. То есть, каждая молекула N находится одновременно во всех точках когерентного объема (1). Возникает корреляционная связь между амплитудно-фазовыми колебаниями коллектива полей , , колебаниями положения трех уровней (3) молекул N и знакопеременной амплитудно-фазовой модуляцией БИ, что приводит к запуску в молекулах механизма двумерной во времени-пространстве нелинейной и нелокальной ПОС между энергиями квадратичных эффектов Штарка и Зеемана. Фотоны БИ попадают в диамагнитную ловушку.
D
Механизм двухмерной ПОС включает, как обычно (Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. - М.: МГУ. 2004, С. 348-376) дифракцию БИ на N молекулах, удаленных друг от друга на расстояние, сравнимое с шириной зоны Френеля в поперечном сечении его пучка  для зарождаемого ММ излучения. В объеме (1) формируется интерференция внутри- и межмолекулярных полей с коллективом внешних полей. Энергии коллектива полей ,  и электронно-вращательно-колебательного движения молекул преобразуются через  в диамагнитную энергию, а затем в спектры поглощения (Зуев В.Е, Лопасов В.П. Макогон М.М. ДАН СССР, 1971, т. 196, С. 1041) или переизлучения (Лопасов В.П. Оптика атм. и океана. 1997, т. 10, №9, С. 996).
Результат указанных экспериментальных работ зависит от степени открытой самоорганизации молекул в ансамбль наночастиц электрон-ион.
Формирование диамагнитной энергии молекул и самоорганизация ансамбля электрон-ион на этапе (2) в коллективе полей сопровождаются:
1) ростом  молекул с изменением частоты ларморовской прецессии  что приводит к захвату стартового перехода в резонанс по энергии и к изменению координаты  валентного электрона в моменты ;
q
q*
+q
+q*
Xq*
2) ростом  и g→g молекул с изменением частоты ω→ω≈ω за счет нутации орбиты электрона, что приводит к захвату рабочего перехода в резонанс по энергии и к изменению направления  движения валентного электрона в моменты ;
3) упорядочением тензоров  и  в координатах время-пространство и формированием комплексного показателя преломления в аномальной области рабочего перехода молекул относительно оси Z
с пороговой диамагнитной энергией, превышающей энергию радиационных потерь
и минимизирующей путь БИ накачки в объеме когерентности (1).
К моменту окончания этапа (2) в объеме когерентности (1) реализуется:
J
J
-3
-4
2
1) скорость  БИ, характеристики, ,   и дополнительная потенциальная яма на электронной поверхности молекул с образованием однородно уширенного ММ перехода. На Фиг. 3 показан результат действия механизма двумерной ПОС по V-схеме переходов. При этом: пара подуровней +M и -M в приготовленном состоянии  имеет равную, а пара  и  - разную населенность; частота перехода 4(000)⇒5(103) соответствует естественной линии поглощения молекулы HO.
2) самоорганизация молекул в оптически активный ансамбль диамагнитных наночастиц электрон-ион, связанных полем СВЭП на приготовленном ММ переходе  с макроскопическим орбитальным магнитным моментом .
Ансамбль наночастиц электрон-ион с геометрией «микролинзовых систем» и криволинейным профилем СВЭП приобретает свойство амплитудно-фазовой зонной пластинки Френеля. Валентный электрон каждой наночастицы в каждой зоне Френеля совершает относительно иона устойчивый цикл прецессионно-нутационного движения с радиусом  в моменты ',  … ортогонально оси Z и с радиусом  в моменты ', … вдоль оси Z.
M
RSO
Xq*
+q*
Проекции орбитального магнитного момента  наночастиц на ось Z выстроены между точками перегиба реальной части (9). Если поле БИ еще включено, то ансамбль наночастиц, накопив магнитный момент  на этапе  (2), преобразует БИ накачки линейной поляризации в монохроматический сигнал эллиптической поляризации с большим орбитальным магнитным моментом  на частоте ω≈ω приготовленного ММ перехода.
Преобразование поля БИ накачки молекулами воды в монохроматический сигнал на частоте приготовленного ММ перехода  является подтверждением возможности использования самоорганизации ансамбля диамагнитных наночастиц электрон-ион для промышленного производства лазеров с излучением нового типа - когерентность высокого порядка, винтовой фронт и большой орбитальный магнитный момент. (Лопасов В.П, Макогон М.М, Касьянов С.Ю. Заключение по результатам экспериментального исследования спектра излучения лазера с газовой кюветой внутри резонатора // Выписка. ИОА СО РАН от 21.03.2006 г. С. 1-2).
Пример
-3
-4
2
-3
-4
-1
Согласно «Заключению …» пик монохроматического сигнала (Фиг. 4) в провале лазерного излучения накачки от естественной линии поглощения 694,38 нм электродипольного перехода 4 (000)⇒5 (103) НО (Фиг. 3) был зарегистрирован на широкополосном внутрирезонаторном лазерном спектрометре на рубине при макропараметрах молекул воды ; , T≈300K и уширяющих молекул азота ; , T≈300K. На Фиг. 4 показан монохроматический пик ММ излучения на частоте ММ перехода, смещенного в ИК-область от центра провала (4(000)⇒5(103) на ~0.63 ГГц (~0.0209 см). Оценка полученного результата в рамках заявляемого способа.
pich
pul
pich
m,n
q
-q,mn
-q
+q
2
2
4
3
Бигармоническое излучение лазера на рубине в свободной генерации состояло из цепи двугорбых пичков τ≈50 нс в импульсе τ≈20 мкс при энергии пичка W≈3.9⋅10 эрг. Двугорбый пичок содержал комбинирующие m и n моды излучения с шириной δω~ 30 МГц линии в объеме ΔV≈30 см (и), т.е. каждый двугорбый пичок играл роль импульса БИ. Межмодовый интервал в двугорбом пичке, равный ω≈40÷60 МГц, обеспечил выполнение условия (4) для частот ω, ω при частоте  упругого столкновения молекул НО и N.
ph
2
ес
2
14
3
-6
2
103
5
Так как поле в резонаторе, как хорошо известно, выше, чем вне его в 8-10 раз, то число фотонов в двугорбом пичке составляло N≈4.6⋅10 см - условие (6а) при отношении интенсивностей в модах m и n двугорбого пичка, удовлетворяющем условию (7). Здесь  - скорость молекулы НО,σ≈10 см и  - сечение упругого столкновения и число молекул N; ω=4.2⋅10 ГГц - частота колебательного перехода (000)⇔(103).
2
-4
2
q*
-4q*
3
При выполнении соотношений (2, 3, 4, 5а, 5б, 6а, 6б, 7, 8), коллектив полей,  и ,  возмущает молекулы HO на этапе (2) так, что в момент  амплитуды колебаний  и  становятся достаточными для запуска механизма двумерной нелинейной и нелокальной ПОС по V-схеме переходов (3). К концу этапа (2) амплитуды колебаний достигают критических значений ,. При этом неравенство в (4) и (6б) становится равенством, что характеризует результат самоорганизации ансамбля наночастиц, объединенных полем СВЭП на частоте приготовленного ММ перехода, где в области естественного уровня 5(103) на электронной поверхности молекул образовалась дополнительная потенциальная яма, Фиг 3. То есть, каждая молекула HO в объеме когерентности ΔV (1) за q*=2.5 10 шагов на этапе (2) преобразует энергии коллектива полей и электронно-вращательно-колебательного движения в пороговую диамагнитную энергию  в область состояния 5*(103), что существенно превышает энергию радиационных потерь .
xq*
J
5
Объем когерентности (1) принял форму многоцилиндрического (по числу зон Френеля) «соленоида-резонатора» из-за наночастиц, которые связаны полем СВЭП на приготовленном ММ переходе . Ансамбль диамагнитных наночастиц электрон-ион, обладая свойством диамагнитного фотонного кристалла, преобразует БИ линейной поляризации в монохроматический сигнал эллиптической поляризации на несущей частоте ω≈4.320464⋅10 ГГц по приближенным правилам отбора ΔJ=0; ±M=0.
Таким образом, поставленная цель достигается путем использования суммарного воздействия коллектива полей для запуска в молекулярном газе двухмерной ПОС между энергиями квадратичных эффектов Штарка и Зеемана. Самоорганизация молекул в оптически активный ансамбль диамагнитных наночастиц электрон-ион приводит к генерации ММ излучения на приготовленном ММ переходе , что открывает возможность промышленного производства лазеров с излучением нового типа: когерентность высокого порядка, винтовой фронт и большой орбитальный магнитный момент.