荷叶沾水珠而不湿，日本筑波大学研究人员借助这一“荷叶效应”，利用简单的方法，制造出了一种新型离子液滴，这种微滴可用作灵活、持久而可调谐的激光器。相关研究以“ Pneumatically Tunable Droplet Microlaser”为题发表在《Laser&Photonics Reviews》上。

本研究中的激光器与现有不能在大气中工作的“液滴激光器”不同，最新进展有望使激光器在日常环境中使用，从而催生出更便宜的光纤通信设备。

图片来源：物理学家组织网

荷叶具有显著的自洁特性，在荷叶表面，水滴不会变平，而是会形成近乎完美的球体并滚落，带走灰尘。这种“荷叶效应”由叶片内的微小突起造成。

在最新研究中，筑波大学科学家利用人工“荷叶效应”，创造出了可以像激光一样工作的液滴，而且，这种液滴激光器可在长达一个月的时间里保持稳定，而目前的“液滴激光器”不能在开放环境条件下使用，只能将其封闭在容器内，否则它们会蒸发。

图1:a） 微型IL的示意图以及基板的扫描电子显微图像。b） 具有各种直径 （d） 和接触角 （θ） 的微型 IL 的光学显微图像。c） 微型 IL与 d 的接触角图。明显的上边界和下边界表示为粉红色和蓝色虚线。d） 用ns激光器进行弱光泵浦时微型IL的μ-PL光谱。WGM 的 TE 和 TM 模式的整数分别以橙色和蓝色表示。e） 用不同泵浦强度的fs脉冲激光器强烈激发时微型IL的μ-PL光谱P. f）PL强度与P的关系图。还显示了线性回归线和激光阈值Pth。g） 带有误差线的微型 IL（蓝色）和微型 PVA（红色）的 Pth 条形图。

在新研究中，科学家将名为“1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐”（EMIBF4）的离子液体与一种染料混合，使其成为激光介质。之所以选择这种液体，是因为它蒸发得非常缓慢，并且具有相对较大的表面张力。然后研究团队在石英衬底上涂上微小的氟化二氧化硅纳米颗粒，使其表面排斥液体。当EMIBF4沉积其上时，液滴几乎能完美地保持球形，持续时间长达30天。

图2：a) 在用ns激光器进行强光泵浦时，N2下微IL的μ-PL光谱以0.5 m s−1的速率流动。b） 改变N2流速时μ-PL光谱变化。（i）至（iv）放大了（a）中的相应光谱范围。c） 绘制激光峰从微 IL 激光腔（直径 = 7.1 μm）的光谱偏移作为 N2 流速的函数图。d） 如蓝色箭头所示，在施加 6.7 m s−1的 N2 流之前和之后的大微 IL 液滴的代表性显微图像。e）CFD 模拟了 1.5 和 15 m s−1气流下微 IL 液滴的形态。蓝色箭头指示模拟流的方向。f-h）FDTD模拟了原始和变形液滴内部光的电磁场分布f，g）和光学共振光谱h）。扭曲的形状是从CFD模拟中获得的。

研究人员表示，数学计算显示，即使暴露在气流中，这种新液滴的理想形态和光学性质也会保持不变。据目前所知，这是第一个可通过气流调谐的液体激光振荡器。

此外，研究人员利用3D打印方法，打印出了这种液滴激光器，且打印出来的液滴阵列无须进一步处理即可工作。

研究团队指出，这种产品具有高度的可扩展性和易用性，很容易用于制造廉价的传感器或光通信设备，有望催生更灵敏的气流探测器或更便宜的光纤通信设备。