موتور مولکولی مصنوعی
موتورهای مولکولی دوار با هدایت شیمیایی

مثالی از یک نمونه‌ی اولیه برای یک موتور مولکولی مصنوعی دوار با هدایت شیمیایی توسط کلی و همکاران در سال ۱۹۹۹ گزارش شد. سیستم آنها از یک روتور تریپتیسن سه‌پره و یک هلیسن تشکیل شده است؛ و قادر بر چرخش ۱۲۰ درجه‌ی یک‌جهته است.
این چرخش در پنج مرحله رخ می‌دهد. گروه آمین موجود در پاره‌مولکول تریپتیسن به‌دلیل تراکم با فسژن به یک گروه ایزوسیانات تبدیل می‌شود (۱). چرخش حرارتی یا خودبه‌خودی حول پیوند مرکز‌ی، گروه ایزوسیانات را در مجاورت گروه هیدروکسیل واقع در پاره‌مولکول هلیسن قرار می‌دهد (۲) و بدین‌وسیله به این دو گروه اجازه می‌دهد تا با یکدیگر واکنش دهند (٣). این واکنش در یک فرایند برگشت‌ناپذیر سیستم را به عنوان یک اورتان چرخه‌ای تحت کرنش که انرژی بیشتری دارد به دام می‌اندازد؛ ازاین‌رو سیستم از نظر انرژی از حالت اولیه به سد انرژی چرخشی نزدیک‌تر است. بنابراین چرخش بیشتر پاره‌مولکول تریپتیسن تنها به مقدار نسبتاً اندکی از انرژی‌ فعال‌سازی برای غلبه بر این سد و آزادسازی کرنش نیاز دارد (۴). در نهایت، شکافتگی گروه یورتان گروه‌های عاملی آمین، و الکل مولکول را بازمی‌گرداند (۵).
نتیجه توالی این رویدادها چرخش یک‌سویه ۱۲۰ درجه‌ای پاره‌مولکول تریپتیسن نسبت به پاره‌مولکول هلیسن است. چرخش اضافی روتور تریپتیسن به جلو یا عقب توسط پاره‌مولکول هلیسن که عملکردی مشابه گیره یک چرخ جغجغه دارد، مهار می‌شود. یک‌سویه‌بودن این سیستم نتیجه‌ی انحراف نامتقارن پاره‌مولکول هلیسن، و کرنش اورتان حلقوی تشکیل‌شده در مرحله‌ی ۳ است. این کرنش تنها با چرخش روتور تریپتیسن مرحله‌ی ۴ در جهت عقربه‌های ساعت قابل کاهش است؛ زیرا چرخش در خلاف جهت عقربه‌های ساعت, و روند معکوس مرحله‌ی ۴ از نظر انرژی نامطلوب هستند. در همین راستا، جهت چرخش براساس موقعیت گروه‌های عاملی و شکل هلیسن تعیین می‌شود؛ ازاین‌رو جهت چرخش به‌جای تعیین‌شدن توسط عوامل خارجی، توسط طراحی مولکول انتخاب می‌شود.
موتور ساخته شده توسط کلی و همکاران نمونه‌ای ظریف از چگونگی استفاده از انرژی شیمیایی برای القای حرکت چرخشی کنترل‌شده و یک‌سویه است؛ فرایندی که شبیه مصرف آدنوزین تری‌فسفات در جانداران برای سوخت‌رسانی به فرایندهای متعدد است. با این حال، یک عیب جدی دارد: توالی وقایعی که منجر به چرخش ۱۲۰ درجه‌ای می‌شود، قابل تکرار نیست. بنابراین کلی و همکاران دنبال راه‌هایی برای گسترش این سیستم و رخداد متناوب این توالی گشته‌اند. متأسفانه تلاش آنها برای دستیابی به این هدف موفقیت‌آمیز نبوده و پروژه در حال حاضر رها شده است. در سال ۲۰۱۶ گروه دیوید لی اولین موتور مولکولی مصنوعی خودران با سوخت شیمیایی را اختراع کرد.
نمونه‌های دیگری از موتورهای مولکولی مصنوعی دوار با هدایت شیمیایی که همگی با افزودن ترتیبی واکنش‌گرها کار می‌کنند، گزارش شده‌اند؛ به ‌عنوان نمونه استفاده از واکنش حلقه‌گشای فضاگزین یک مخلوط لاکتون‌بی‌فنیلراسمیک با استفاده از واکنش‌گر‌های کایرال، که منجر به چرخش ۹۰درجه‌ای یک آریل نسبت به آریل دیگر می‌شود. برانشو و همکاران گزارش کرده‌اند که این رویکرد به همراه یک مرحله، بسته‌شدن ترکیب‌حلقوی، می تواند برای انجام یک چرخش ۱۸۰درجه‌ای غیرقابل‌تکرار استفاده شود. فرینگا و همکاران از این رویکرد در طراحی یک مولکول استفاده کردند که می‌تواند چرخش ۳۶۰درجه‌ای متناوب انجام دهد. چرخش کامل این موتور مولکولی در چهار مرحله انجام می‌شود. در مراحل ۱و۳، چرخش پاره‌مولکولآریل محدود شده‌است؛ اگرچه وارونگی‌پیچه امکان‌پذیر است. در مراحل ۲و۴، آریل می‌تواند با اثرات‌فضایی، نسبت به نفتالین بچرخد که سبب جلوگیری عبور آریل از نفتالین می‌شود. این چرخه‌ی دوار شامل چهار مرحله‌ی شیمیایی القاءشده است که تبدیل یک مرحله به مرحله‌ی بعدی را محقق می‌کنند. مراحل ۱و۳، واکنش‌های حلقه‌گشای نامتقارن هستند که از یک واکنش‌گر‌کایرالیته برای کنترل جهت چرخش آریل استفاده می‌کنند. مراحل ۲و۴ شامل گروه‌محافظت‌کننده‌ی فنول و به دنبال آن تشکیل حلقه‌ی جهت‌گزین است.