Η μοριακή νανοτεχνολογία (“MNT”) είναι μια αναμενόμενη τεχνολογία κατασκευής που θα επέτρεπε τον ακριβή έλεγχο και τη συναρμολόγηση θέσης δομικών στοιχείων μεγέθους μορίου μέσω της χρήσης βραχιόνων χειριστή νανοκλίμακας. Η μοριακή νανοτεχνολογία θεωρείται συνήθως διαφορετική από τον πιο περιεκτικό όρο «νανοτεχνολογία», ο οποίος χρησιμοποιείται πλέον για να αναφέρεται σε ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών ή τεχνολογικών έργων που εστιάζουν σε φαινόμενα ή ιδιότητες της κλίμακας νανομέτρων (περίπου 0.1-100nm). Η νανοτεχνολογία είναι ήδη ένας ανθισμένος τομέας, αλλά η μοριακή νανοτεχνολογία —ο στόχος των παραγωγικών μηχανικών συστημάτων μοριακής κλίμακας— βρίσκεται ακόμη στο στάδιο της προκαταρκτικής έρευνας.
Η νανοτεχνολογία εισήχθη για πρώτη φορά το 1959, σε μια ομιλία του νομπελίστα φυσικού Richard Feynman, με τίτλο «Υπάρχει άφθονο δωμάτιο στον πάτο». Ο Φάινμαν πρότεινε τη χρήση ενός σετ βραχιόνων ρομπότ συμβατικού μεγέθους για την κατασκευή ενός αντιγράφου του εαυτού τους, αλλά το ένα δέκατο του αρχικού μεγέθους, στη συνέχεια τη χρήση αυτού του νέου σετ βραχιόνων για την κατασκευή ενός ακόμη μικρότερου σετ και ούτω καθεξής, μέχρι να επιτευχθεί η μοριακή κλίμακα . Αν είχαμε πολλά εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια τέτοιους βραχίονες μοριακής κλίμακας, θα μπορούσαμε να τους προγραμματίσουμε να συνεργαστούν για να δημιουργήσουν προϊόντα μακρο-κλίμακας κατασκευασμένα από μεμονωμένα μόρια — μια τεχνική «από κάτω προς τα πάνω», σε αντίθεση με τη συνηθισμένη τεχνική κοπής υλικό μέχρι να έχετε ένα ολοκληρωμένο εξάρτημα ή προϊόν — «κατασκευή από πάνω προς τα κάτω».
Η ιδέα του Feynman παρέμεινε σε μεγάλο βαθμό αδιαπραγμάτευτη μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του ’80, όταν ο μηχανικός K. Eric Drexler με σπουδές στο MIT δημοσίευσε το “Engines of Creation”, ένα βιβλίο για να εκλαϊκεύσει τις δυνατότητες της μοριακής νανοτεχνολογίας. Επειδή το MNT θα επέτρεπε στους κατασκευαστές να κατασκευάζουν προϊόντα από κάτω προς τα πάνω με ακριβή μοριακό έλεγχο, θα μπορούσε να δημιουργηθεί ένα πολύ ευρύ φάσμα χημικά πιθανών δομών. Δεδομένου ότι τα συστήματα MNT θα μπορούσαν να τοποθετήσουν κάθε μόριο στη συγκεκριμένη θέση του, οι διαδικασίες μοριακής παραγωγής θα μπορούσαν να είναι πολύ καθαρές και αποτελεσματικές. Επίσης, επειδή κάθε λίγη ύλη σε ένα σύστημα μοριακής νανοτεχνολογίας θα ήταν μέρος ενός χειριστή νανοκλίμακας, τα νανοτεχνολογικά συστήματα θα μπορούσαν να είναι πολύ πιο παραγωγικά και να διατηρούν πολύ υψηλότερες αποδόσεις από τις σύγχρονες τεχνικές κατασκευής, οι οποίες χρησιμοποιούν χειριστές μακρο-κλίμακας για την κατασκευή προϊόντων.
Για να ξεκινήσει μια επανάσταση MNT θα απαιτούσε έναν «συναρμολογητή» – έναν επαναπρογραμματιζόμενο χειριστή νανοκλίμακας ικανό να δημιουργήσει ένα ευρύ φάσμα μοριακών δομών, συμπεριλαμβανομένου ενός πλήρους αντιγράφου του εαυτού του. Οι πρώτοι συναρμολογητές θα λειτουργούν αποτελεσματικά μόνο σε εργαστηριακά ελεγχόμενα περιβάλλοντα, όπως το κενό. Η έλευση των αυτοαναπαραγόμενων μοριακών νανομηχανών θα μπορούσε γρήγορα να οδηγήσει σε «νανοεργοστάσια επιτραπέζιου υπολογιστή», επιτραπέζιες συσκευές που καταναλώνουν μέτρια ποσότητα ενέργειας και περιέχουν το λογισμικό που απαιτείται για την κατασκευή μιας ενδιαφέρουσας σειράς χρήσιμων προϊόντων. Η άφιξη του MNT θα έφερε επανάσταση σε μεγάλους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας, συμπεριλαμβανομένης της μεταποίησης, της ιατρικής, της επιστημονικής έρευνας, της επικοινωνίας, της πληροφορικής και του πολέμου. Το πότε θα φτάσει η πλήρης μοριακή νανοτεχνολογία είναι προς το παρόν άγνωστο, αλλά ορισμένοι ειδικοί προβλέπουν την άφιξή της κάποια στιγμή μεταξύ 2010 και 2030.