荷叶表面附着无数个微米级的蜡质乳突结构，每个微米级乳突的表面又附着许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。

经过两位德国科学家的长期观察研究，即上世纪九十年代初终于揭开了荷叶叶面的奥妙。荷叶的自洁效应与荷叶表面的微观结构有关。原来在荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。

打个比方，电镜下的荷叶叶面上仿佛布满着一个挨一个隆起的“小山包”，它上面长满绒毛，在“小山包”顶又长出一个馒头状的“碉堡”凸顶，仿佛一只只触角保护着叶面，使得尺寸比它大的东西根本无法靠近叶面这种乳实状结构的存在使得在”山包”间的凹陷部份充满着空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳米级厚的空气层。这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上”山包”的凸顶形成几个点接触。雨点在自身的表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面，这就是”荷叶效应”能自洁叶面的奥妙所在。