پراکندگی نور از ذرات مرتعش را می‌توان در ساخت ابزارهای هدایتی نظیر دیودهای نوری به کار برد.

ابزارهایی که جهت نور پراکنده شده را کنترل می‌کنند در هدایت سیگنال‌ها در مدارهای نانوفوتونیکی مفید خواهند بود. در دهه 1980 پیشنهاد شد که چنین رفتارهای هدایتی‌ای را می‌توان از طریق پدیده‌ای موسوم به اثر کرکر (Kerker effect) به دست آورد که در آن نور از ذراتی که پذیرفتاری مغناطیسی و الکتریکی قابل مقایسه‌ای دارند پراکنده می‌شود. اما موادی با این خواص مغناطیسی در طبیعت یافت نمی‌شود. اکنون‏، الکساندر پوشاکینسکی Alexander Poshakinskiy از موسسه لوفه در روسیه و الکساندر پودوبنی Alexander Poddubny از دانشگاه ملی استرالیا نشان داده‌اند که اثر مشابهی را می‌توان در پراکندگی نور از ذرات «لرزان» یافت.

درست مانند اثر متعارفِ کرکر، این اثر اپتومکانیکی هم بر تداخلِ دوقطبی‌های مغناطیسی و الکتریکیِ برانگیخته شده در ذره توسط موج فرودی استوار است. اغلب، دوقطبی مغناطیسیِ یک پراکننده‌ی کوچک خیلی ضعیفتر از آن است که برهمکنش کافی با دوقطبی الکتریکی داشته باشد. با اینحال نویسندگان این مقاله نشان داده‌اند که ارتعاشات ذره می‌تواند قطبش‌های الکتریکی و مغناطیسی‌ای ایجاد کند که به طور مناسب تداخل کند. تا زمانی که پراکندگی ناکشسان باشد-یعنی فوتون در این فرآیند انرژی بگیرد یا از دست بدهد- مدهای ارتعاشی مشخصی می‌توانند پراکندگی نور با فرکانس‌های خاص را در جهت جلو یا عقب به شدت متوقف کند.

نویسندگان می‌گویند با انتخاب مواد پراکننده‌ی متفاوت مانند ابزارهای تداخل کوانتومی ابررسانا، مواد دو بعدی یا اتم‌های سرد، می‌توان این اثر را در بازه‌ی فرکانسی مرئی تا رادیویی ایجاد کرد. یکی از کاربردهای پیشنهادی، دیود نوریِ نانومقیاس است که با اعمال امواج آکوستیکی و ایجاد ارتعاش در قطعه، نور را تنها در یک جهت منتقل می‌کند. این پژوهشگران همچنین نشان داده‌اند که روششان مشابه اپتومکانیکیِ اثر هال اسپینی است که در آن نور با قطبش‌های دایروی متفاوت به طور ارجح به سمت جلو و عقب پراکنده می‌شود.

این تحقیق در Physical Review X به چاپ رسیده است.

منبع