Jean-Pierre Sauvage, en la Universidad de Estrasburgo, logra en 1983 sintetizar por primera vez un "catenano" —dos moléculas con forma de anillo entrelazadas entre sí, como los eslabones de una cadena, pero unidas únicamente por su topología mecánica entrelazada, sin ningún enlace químico covalente entre ellas—, demostrando que es posible construir estructuras moleculares cuyas partes pueden moverse unas respecto a otras de forma controlada, como piezas mecánicas a escala molecular. Fraser Stoddart desarrolla en 1991 un "rotaxano", estructura en la que una molécula con forma de anillo puede deslizarse libremente a lo largo de un eje molecular lineal, y diseña métodos para controlar el movimiento de ese anillo de un extremo a otro del eje aplicando estímulos químicos o eléctricos externos, sentando las bases para construir interruptores y motores moleculares funcionales. Bernard Feringa, en la Universidad de Groninga, construye en 1999 el primer motor molecular rotatorio real: una molécula diseñada para girar continuamente en una sola dirección de forma controlada al ser iluminada con luz, en lugar de moverse aleatoriamente por agitación térmica como ocurre con la mayoría de las moléculas. Feringa llegaría a construir un "nanocoche" de cuatro ruedas moleculares capaz de desplazarse sobre una superficie impulsado por estos motores moleculares. El conjunto de estos desarrollos funda el campo de las máquinas moleculares, con aplicaciones potenciales en liberación controlada de fármacos, materiales inteligentes y nanotecnología.