精确操控表面上的微小液滴是先进制造、制药以及下一代芯片实验室诊断等领域的关键环节。研究人员指出，当液滴体积缩小至皮升和纳升级时，液滴对微观表面不规则性更为敏感，固液界面摩擦随之成为实现稳定、顺畅运输的主要障碍。

在这一背景下，材料纳米构筑学（MANA）的天神林瑞树博士及其同事提出了一种不同于“追求表面绝对光滑”的思路：通过在液滴外部构建排斥性颗粒层来降低运动阻力。相关研究已发表在《ACS Nano》。

研究团队采用超声喷雾方法，将直径约20纳米的氟碳改性气相二氧化钛颗粒沉积到皮升液滴表面，形成动态的纳米—微米级颗粒涂层。研究人员表示，涂层形成后，液滴在移动过程中不再主要经历高摩擦的固液接触，而是以颗粒层介导的固体—固体接触方式滑动，从而将滑动所需驱动力显著降低至亚纳牛顿级别。

团队对不同体积液滴的滑动行为进行了比较。结果显示，与传统液体排斥界面相比，该方法使实现液滴排斥所需的体积降低了三到四个数量级。

研究还强调，颗粒涂层并未削弱液滴的形变能力：液滴在外界刺激下仍可实现合并、分裂或重塑。研究人员认为，这些特性对微流控应用尤为重要。

研究团队表示，在如此微小尺度上实现对液滴的可控运动，有望推动皮升与纳流控技术、软微机器人以及“液滴集体呈颗粒化行为”的相关系统发展，并支持化学与生物医学流程的小型化。研究人员同时指出，实验、诊断测试与传感任务若能仅使用皮升级液体，将有助于减少试剂消耗与化学废物，促进更可持续的科研与工业实践。