荷叶的表面附着着无数个微米级的蜡质乳突结构。用
电子显微镜观察这些乳突时，可以看到在每个微米级乳突的表面又附着着许许多多与其结构相似的纳米级颗粒，科学家将其称为荷叶的微米－纳米双重结构。正是具有这些微小的双重结构，使荷叶表面与水珠儿或尘埃的接触面积非常有限，因此便产生了水珠在叶面上滚动并能带走灰尘的现象。而且水不留在荷叶表面。含氟表面活性剂的组合物可用于材料表面的此种处理.
莲叶不沾尘及不沾水的原理，经研究发现是因其叶面并非平滑表面，而是具备规则排列且均一大小突起物，统称为「粗糙面」或「粗糙层」，经放大后可看到尺寸大小为100~200
奈米左右，一根根盘交错节的纤毛状物。其组成主要成分是
碳氢化合物，即是我们所熟知的「腊质」。
此「粗糙层」能将空气保留再突起物间的底部，使外在的污染物或液体五法完全沾附於莲叶上。被局限在这奈米粗糙层中的空气，犹如是在莲叶表面形成一层气垫（Air Cushion），污染物或液体是由空气所支撑著，盘交错节的纤毛状「腊质」，其结构亦有助於减少外来物与叶面接触的面积，由於其组成成分为一
疏水性非常高的碳氢化合物物质（属「低
表面能材料」），与水滴间的界面张力非常大，水滴不易沾粘。基此两大原因，使莲叶形成一超疏水表面，水滴接触角度高於150度以上。即使污物附著於其上，也可轻易地以水冲刷洗净，达到自洁效果，这就是所谓的「莲花效应」或「荷叶效应」。