合成分子機械は有機化学的に合成された分子マシンであり、光、熱、pH変化、酸化還元などの外部刺激に応じて分子の構造が変化する。ナノテクノロジーの中で化学的な領域の一角を占めるものとして注目されている。
といった例が実現されている。
具体的には
そもそも有機分子は多少なりともコンフォメーションの自由度を持っており、分子の形状（＝分子内での原子の相対座標）を変化させることができるため、合成分子機械を定義づける条件は定まりきっていない面もある。現時点では、
という性質を持つ分子を分子機械と呼ぶことが多い。（たとえば、液体のトルエン一分子を見た場合、メチル基はベンゼン環に対して回転しているはずであるが、一方向に回転させたり、回転のon/offを刺激に応答して変えたりというような「意味のある」ことを起こすことは難しいと考えられる。このように、分子の動きが制御できない場合は、分子機械とは呼べない。）
生体分子を人工的に改変した半人工分子機械.
近年、上記のATP合成酵素に人工的な改変を加え、その機能を人工的に制御、利用しようとする試みも報告されている。
生体分子機械と人工分子機械の比較.
生体分子機械は、複雑に形作られたタンパク質ユニット間の相互作用による、高度に洗練された動きや生体内での機能を持つものである。それに対し、人工分子機械は有機合成的に作られているために比較的シンプルな構造を持っていて、実用的な機能を持つものはほとんどなく、発展途上の研究分野である。コンフォメーションの大域的な変化、複数のユニットの協調した動きといった、生体分子機械の動作機構の特徴が明らかになりつつある現在では、人工分子機械の将来性を期待する根拠として、生体分子機械の洗練された高効率・高選択的な機能が、タンパク質の「機械的な動き」によって成されている、という事実が重要となっている。
駆動源.
生体分子機械は一般的に、ATPをエネルギー源として動くが、ATP合成酵素のように膜の両側のプロトン濃度勾配によるエネルギーを駆動源として逆にATPを合成するものなども存在する。
合成分子機械を駆動するための刺激としては、光、プロトンの付加／脱離、酸化還元、他の物質との化学反応といったものが用いられている。
代表的な研究者.
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ドン荒川
来歴.