Nanomaschinen sind sehr kleine Maschinen, deren Abmessungen oder Komponenten in Nanometern gemessen werden. Eine Nanomaschine kann größer als 1,000 Nanometer sein, aber normalerweise nicht größer als 10,000 Nanometer (10 Mikrometer). Das Entwerfen und Herstellen von Nanomaschinen ist ein Ziel in der großen und gut finanzierten Disziplin der Nanotechnologie, obwohl viele Beschäftigte in der Nanotechnologie den weniger ehrgeizigen Weg der Entwicklung passiver nanoskaliger Materialien einschlagen. Eine Nanomaschine bezeichnet ein aktives, funktionierendes System mit nanoskaligen Komponenten.
Der menschliche Körper ist mit Nanomaschinen gefüllt, die wohl den größten Teil seiner Masse ausmachen. Eine Zelle könnte als Nanomaschine betrachtet werden, weil sie aus nanoskaligen Komponenten besteht. Eine noch offensichtlichere Nanomaschine wären Ribosomen, molekulare Fabriken, die Proteine synthetisieren. Ribosomen haben einen Durchmesser von etwa 20 Nanometern. Andere biologische Nanomaschinen wären Bakterien und Viren.
Derzeit befinden sich Nanomaschinen noch im Wesentlichen in der Forschungs- und Entwicklungsphase, obwohl die Forscher hinsichtlich ihres langfristigen Potenzials sehr hoffnungsvoll sind. Eine Nanomaschine, die im April 2008 von Forschern des Nano Machine Center am California NanoSystems Institute an der UCLA angekündigt wurde, kann bei Aktivierung durch Licht Krebsmedikamente in der Zelle freisetzen. Die als Nanoimpeller bezeichnete Maschine besteht aus mesoporösen Siliziumdioxid-Nanopartikeln, deren Poren mit Azobenzol beschichtet sind, einer Chemikalie, die je nach Lichteinwirkung zwischen zwei verschiedenen Positionen wechseln kann. Das Innere des Nanoimpellers wurde mit einem Krebsmedikament gefüllt und dann in Kultur in menschliche Krebszellen eingebracht, wo sie durch Lichteinwirkung dazu gebracht wurden, ihre Nutzlast freizusetzen. Die Variation der Intensität und Wellenlänge des Lichts gab den Forschern eine präzise Kontrolle über ihre Nanomaschine.
Andere interessante Nanomaschinen wurden von Nadrian Seemans Labor am New York University Department of Chemistry gebaut. Unter Verwendung von DNA hat Dr. Seeman aktive Gitterarrays hergestellt, die zwischen Konfigurationen wechseln, und sogar einen DNA-„Walker“, der sich auf molekularen „Beinen“ vorwärts bewegen kann. Seemans Labor hat die Vielseitigkeit von DNA als Baumaterial für Nanomaschinen demonstriert.
Obwohl sich Nanomaschinen erst in der Forschungsphase befinden, könnten ihre größten langfristigen Auswirkungen in den Bereichen Fertigung, Medizin und Militär liegen. Wenn Nanomaschinen dazu gebracht werden könnten, sich selbst zu replizieren, oder durch Selbstmontage in großen Mengen gebaut und so programmiert werden könnten, dass sie kooperieren, um Objekte zu schaffen, könnten sie zu einem kundenspezifischen Fertigungssystem mit weit mehr Fähigkeiten als alles, was heute existiert, geformt werden. Ein solches hypothetisches Desktop-Gerät wurde Nanofabrik genannt.