1. はじめに
ガラスは金属イオンや金属ナノ粒子をドープすることで色や性質を変化させることができ，様々に利用されている。一般的にはガラス製造時に金属を混入することで，全体を変化させる。このような全体的なドープではなく選択的にドープする方法として，溶融塩に浸漬したり1）電界を加える2, 3）ことで，表面近傍のみを変化させ，導波路を作成したり1）ガラスを強化したり4）している。これ以外にも，フェムト秒レーザをつかって，焦点近傍のみにエネルギーを加え価数変化させたり5），ナノ粒子を析出6, 7）することで，光学特性を変化させる方法が提案されている。
ところで著者らは，ガラス中において，直径数10μm程度の金属球を移動させる手法を提案している8）。これは，別の目的で実験をしている間に偶然発見したものである。ガラス中の金属球をレーザにより加熱溶融させ，この周囲のガラスを熱伝導により軟化させる。ガラスの軟化により金属球の移動が可能となる。
本稿では，まず，石英ガラス中でニッケル球を移動させたところ，その軌跡に数100 nm程度のニッケル微粒子が縞状に析出する現象9）について紹介する。その後，金属球の移動を引き起こすドライビングフォースについて述べる。金属球の表面では温度差がありレーザ照射側が高温になる。ガラスの界面張力は高温になると小さくなることから，界面張力によってガラスから金属球に加わる圧力はレーザが照射されている側が小さくなり，光源側に移動する10, 11）。これらの内容について述べる。
2. 実験方法
図1に示すように石英ガラス，ホウ珪酸ガラス，金属箔（ニッケル箔もしくはSUS304箔，3章についてはニッケル箔，4章についてはSUS304箔を使用している），さらに箔がよく密着するように別のガラスで挟み，治具で押さえ，連続発振の1μm帯のレーザを石英ガラス，ホウ珪酸ガラスを透過して金属箔に照射した。レーザ光はレンズで集光した。側面にCCDカメラを設置し，光軸とは直交する方向から観察し，金属球の移動を可視化している。CCDカメラの反対側から照明し，シャドウグラフで観察を行った。熱放射光などを除去し球の移動を可視化するために，CCDカメラの前にブルーパスフィルタを設置している。
