Công nghệ nano
Các khái niệm cơ bản > Công nghệ nano phân tử: tầm nhìn dài hạn

Công nghệ nano phân tử, đôi khi được gọi là sản xuất phân tử, mô tả các hệ thống nano được thiết kế (máy nano) hoạt động trên quy mô phân tử. Công nghệ nano phân tử đặc biệt gắn liền với bộ lắp ráp phân tử, một cỗ máy có thể tạo ra cấu trúc mong muốn hoặc thiết bị từng nguyên tử bằng cách sử dụng các nguyên tắc cơ học tổng hợp. Sản xuất trong bối cảnh hệ thống nano năng suất không liên quan đến và cần được phân biệt rõ ràng với các công nghệ thông thường được sử dụng để sản xuất vật liệu nano như ống nano cacbon và hạt nano.
Khi thuật ngữ "công nghệ nano" được đặt ra và phổ biến một cách độc lập bởi Eric Drexler (người lúc đó không biết về cách sử dụng trước đó của Norio Taniguchi), nó đề cập đến một công nghệ sản xuất trong tương lai dựa trên các hệ thống máy phân tử. Tiền đề là sự tương tự sinh học quy mô phân tử của các thành phần máy móc truyền thống đã chứng minh máy móc phân tử là có thể thực hiện được: bằng vô số ví dụ được tìm thấy trong sinh học, người ta biết rằng có thể sản xuất các máy sinh học tinh vi, được tối ưu hóa ngẫu nhiên.
Người ta hy vọng rằng những phát triển trong công nghệ nano sẽ có thể tạo ra chúng bằng một số phương tiện khác, có lẽ là sử dụng các nguyên tắc mô phỏng sinh học. Tuy nhiên, Drexler và các nhà nghiên cứu khác  đã đề xuất rằng công nghệ nano tiên tiến, mặc dù ban đầu có thể được thực hiện bằng các phương tiện phỏng sinh học, nhưng cuối cùng có thể dựa trên các nguyên tắc kỹ thuật cơ học, cụ thể là, một công nghệ sản xuất dựa trên chức năng cơ học của các thành phần này (chẳng hạn như bánh răng, vòng bi, động cơ và các bộ phận kết cấu) cho phép lắp ráp vị trí, có thể lập trình được với đặc điểm kỹ thuật nguyên tử. Hiệu suất vật lý và kỹ thuật của các thiết kế mẫu đã được phân tích trong cuốn sách Nanosystems của Drexler.
Nói chung, rất khó để lắp ráp các thiết bị ở quy mô nguyên tử, vì người ta phải định vị các nguyên tử trên các nguyên tử khác có kích thước và độ dính tương đương. Một quan điểm khác, được đưa ra bởi Carlo Montemagno, là các hệ thống nano trong tương lai sẽ là sự lai tạo của công nghệ silicon và máy móc phân tử sinh học. Richard Smalley lập luận rằng tổng hợp cơ học là không thể do những khó khăn trong thao tác cơ học các phân tử riêng lẻ.
Điều này dẫn đến một cuộc trao đổi thư từ trên ấn phẩm ACS Chemical & Engineering News năm 2003. Mặc dù sinh học chứng minh rõ ràng rằng các hệ thống máy phân tử là có thể thực hiện được, nhưng các máy phân tử không phải sinh học ngày nay mới chỉ ở giai đoạn sơ khai. Đi đầu trong nghiên cứu về máy phân tử phi sinh học là Tiến sĩ Alex Zettl và các đồng nghiệp của ông tại Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley và UC Berkeley.  Lưu trữ 2015-10-08 tại Wayback Machine Họ đã chế tạo ít nhất ba thiết bị phân tử riêng biệt có chuyển động được điều khiển từ máy tính để bàn với điện áp thay đổi: một động cơ nano ống nano, một bộ truyền động phân tử, và một bộ dao động thư giãn cơ điện nano. Xem cảm biến nano ống nano để biết thêm ví dụ.
Một thí nghiệm chỉ ra rằng sự lắp ráp phân tử theo vị trí là có thể được thực hiện bởi Ho và Lee tại Đại học Cornell vào năm 1999. Họ sử dụng kính hiển vi quét đường hầm để di chuyển một phân tử cacbon monoxide (CO) đến một nguyên tử sắt (Fe) riêng lẻ nằm trên một tinh thể bạc phẳng, và liên kết hóa học CO với Fe bằng cách đặt một hiệu điện thế.