1997年科學家利用電子顯微鏡觀察荷葉表面，發現葉面上具有10至20微米高度及10至15微米的寬度突起來的表皮細胞，表皮細胞上又覆蓋著一層直徑約1奈米的蠟質結晶，荷葉表面形成了微米及奈米的雙層次結構，表面凹陷部份中充滿著一層奈米級厚的空氣層，當水滴或灰塵降落在葉面上後，由於它們的尺寸遠大於荷葉表面的微奈米結構，再加上荷葉表面具有一層空氣，使水滴或灰塵僅只能接觸到荷葉表面凸起來的幾小點，水滴在荷葉表面上的自身表面張力作用下形成球狀，只要荷葉表面有一個很小的傾斜角 ，球狀水珠即以滾動方式將灰塵及污染物吸附並滾出葉面，這就是荷葉能自潔葉面的原理。