对皮升级与纳升级微小液滴的精确操控，对于先进制造、生物医药与芯片实验室诊断等领域的进一步发展具有关键意义。然而，在此微观尺度下，液滴极易受表面微观结构影响，固液界面间的高摩擦力也阻碍了其平稳传输。

为解决这一问题，来自日本物质材料研究机构材料纳米结构学中心的研究团队提出了一种新思路。由Mizuki Tenjimbayashi博士领导的研究小组将关注点从修饰固体表面转向直接处理液滴本身。他们开发出一种方法，使用超声波喷雾技术，将直径约20纳米的氟碳改性气相二氧化钛纳米颗粒包裹在皮升体积的液滴外，形成一层动态的纳米颗粒涂层。相关研究成果已发表于学术期刊《ACS Nano》。

该涂层策略改变了液滴与固体表面相互作用的物理机制。被纳米颗粒包覆的液滴不再直接与基底表面产生显著的液体摩擦。取而代之的是，涂层颗粒与基底之间形成固-固接触，使得驱动液滴滑动所需的力大幅降低至亚纳牛顿水平。研究数据表明，相较于传统的超疏水界面，这一技术将液滴能够稳定移动的体积下限降低了三到四个数量级。

同时，该纳米颗粒涂层并未限制液滴固有的流动性。包覆后的液滴在外部刺激下，仍能有效完成融合、分裂或形状改变等操作，这是实现复杂微流控功能的核心要求。这项液滴涂层技术为在微观尺度上实现精细的流体控制提供了新的工具，有望推动皮升级微流控、纳流体系统以及软体微型机器人的研发进程。该技术的应用可促使化学合成、医学诊断与生物传感等操作进一步微型化，仅需消耗皮升量级的试剂，有助于减少资源消耗与废弃物产生。

出版详情：作者：Mizuki Tenjimbayashi等人，标题：《在表面上操控皮升至纳升液滴而不使其粘附》，发表于：ACS Nano(2025)。期刊信息：ACS Nano