近日，由日本国立材料科学研究所(NIMS)下属的材料纳米建构学(MANA)国际研究基地的Dr. Mizuki Tenjimbayashi及其同事领导的一项研究，提出了一种革命性的微液滴操控策略。该策略通过为液滴本身披上动态“盔甲”，而非传统上追求表面完美光滑的路径，实现了对皮升级(万亿分之一升)液滴的精确、低摩擦控制。相关研究成果发表于学术期刊《ACS Nano》。

在微流体等领域，当液滴体积小至皮升或纳升级时，其运动极易受微观表面缺陷影响，固-液界面间的摩擦成为阻碍液滴平滑传输的主要障碍。该研究团队摒弃了改造表面的传统思路，转而设计了一种独特的液滴涂层技术。研究人员利用超声喷雾，将直径仅20纳米的氟碳改性气相法二氧化钛颗粒，均匀包裹在皮升体积的液滴表面，形成一层动态的纳米-微米级功能性涂层。

这层颗粒涂层从根本上改变了液滴与基底相互作用的物理机制。涂层液滴不再直接与固体基底发生高摩擦的固-液接触，而是通过其外部的颗粒层与基底形成固-固接触。这一转变使得驱动液滴滑动所需的力急剧下降至亚纳牛顿级别。实验对比显示，采用此技术后，液滴能够开始滑动的最小体积，比基于经典超疏水表面的传统方法降低了三到四个数量级。尤为关键的是，该颗粒涂层具有动态适应性，它并不禁锢液滴，而是允许液滴在外部刺激下自由地改变形状、融合或分裂，保留了微流体操作所需的全部灵活性。

这项研究成果的意义深远。它为实现对皮升乃至更小体积液滴的精准操控开辟了新途径，有望彻底改变皮/纳流体学、软体微型机器人以及液滴集体行为模拟粒子系统等领域。基于此技术，未来的化学和生物医学流程可被极大地微型化，仅需使用皮升量的液体即可完成实验、诊断检测或传感任务。这将大幅减少试剂消耗与化学废物产生，为科学研究与工业应用向更高效、更可持续的方向发展提供关键技术支撑。

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》