分形結構因其特殊的數學和美學意義受到科學家們長期以來的廣泛關注。化學家們更是試圖利用共價鍵和配位鍵等來合成各類分子分形結構體，但由於受到合成方法的種種制約，始終無法實現高級別、無缺陷的系列分子分形結構的構築。最近，北京大學化學與分子工程學院吳凱教授課題組與北京大學信息科學技術學院物理電子學研究所王永鋒特聘研究員及其他合作者協力合作，實現了謝爾賓斯基（Sierpiński）分形結構的分子組裝，並利用超高真空低溫掃描隧道顯微鏡（STM）對這些由分子間弱相互作用驅動形成的分子分形結構進行了亞分子水平的詳細表徵。這一研究成果於2015年3月30日以「Assembling molecular Sierpiński triangle fractals」為題在線發表於《自然·化學》雜誌【Nature Chemistry, 2015, 7, 389-393（DOI：10.1038/NCHEM.221）】。
該論文同時被選為Nature Chemistry當期封面文章。Nature Chemistry雜誌還專門配發了美國印第安納（Indiana）大學化學系Steven L. Tait教授撰寫的題為「Surface chemistry: Self-assembling Sierpiński triangles」的評論文章（Nature Chemistry，2015，7，370–371）。
《自然·化學》雜誌封面吳凱教授及其合作者設計了一系列折線形、端基對位取代的二溴代多聯苯分子（B4PB）作為組裝前驅體，利用分子間協同的環形滷鍵和氫鍵作用，在Ag（111）表面成功構築了一系列無缺陷的分子Sierpiński三角分形結構（參見下圖）。通過box-counting法實驗測量了該類分形結構的Hausdorff維數為1.68，接近於Sierpiński三角分形結構的理論值（1.59）。這一系列分子分形結構符合Sierpiński三角分形結構的典型特徵和遞推迭代規律，表現出完美的自相似性，結構參數可以簡潔地數學表達。此外，他們還對此類分子Sierpiński三角分形結構的實驗構築提供了具體的指導原則。
a排為不同級數的Sierpiński三角分形結構模型；b排為實驗中分子實際組裝得到的對應Sierpiński三角分形結構。n代表Sierpiński三角分形結構的級數。b排圖形中的數字代表構成該Sierpiński三角分形結構的分子總數目。最下排的數字標尺標示了實際尺寸。
這一研究工作為國際上首次通過分子自組裝方法在固體表面成功構築無缺陷的新型分子分形結構的研究案列，為分子設計及可控自組裝構築分子分形結構提供了新的方法和思路，並為分子分形結構的性質研究奠定了基礎。
北京大學化學與分子工程學院2010級博士研究生尚鑑為該文第一作者。該研究得到了國家自然科學基金委員會重點項目和「可控自組裝體系及其功能化」重大研究計劃、科技部重大科學研究計劃、北京分子科學國家實驗室（籌）以及北京大學-新加坡國家研究基金會（NRF）合作項目（SPURc）的聯合資助。
編輯：安寧