K.EricDrexler定義的分子組裝器是一種提議的裝置，能夠通過以原子精度定位反應性分子來引導化學反應。分子組裝機是一種分子機器。一些生物分子如核糖體符合這個定義。這是因為它們從信使RNA接收指令，然后組裝特定的氨基酸序列來構建蛋白質分子。然而，術語分子組裝器通常是指理論上的人造設備。從2007年開始，英國工程和物理科學研究委員會資助了核糖體樣分子組裝器的開發。顯然，分子組裝機在這種有限的意義上是可能的。由巴特爾紀念研究所領導并由多個美國國家實驗室主辦的技術路線圖項目探索了一系列原子精確制造技術，包括可編程分子組裝的早期和長期前景；該報告于2007年12月發布。2008年，工程和物理科學研究委員會在六年內提供了150萬英鎊（1,942,235.57英鎊，2021年為2,693,808.00美元）的資金，用于與分子研究所合作開展的機械化機械合成研究制造業等。同樣，分子組裝器這一術語在科幻小說和流行文化中被用來指代各種奇妙的原子操縱納米機器。關于分子組裝器的許多爭議源于對技術概念和流行幻想的名稱使用的混淆。1992年，德雷克斯勒引入了相關但更好理解的術語分子制造，他將其定義為通過機械定位反應性分子而不是通過操縱單個原子來進行復雜結構的程序化化學合成。本文主要討論通俗意義上的分子組裝器。這些包括操縱單個原子的假設機器和具有類似有機體的自我復制能力、移動性、消耗食物的能力等的機器。這些與僅（如上所述）通過以原子精度定位反應性分子來引導化學反應的設備完全不同。由于從未構建過合成分子組裝器，并且由于對術語含義的混淆，關于分子組裝器是否可行或僅僅是科幻小說一直存在很多爭議。混淆和爭議也源于它們被歸類為納米技術，這是實驗室研究的一個活躍領域，已經應用于實際產品的生產；然而，直到最近，還沒有對分子組裝器的實際構建進行研究。盡管如此，DavidLeigh的團隊在2013年發表在《科學》雜志上的一篇論文詳細介紹了一種通過使用由分子鏈引導的人工分子機器以序列特異性方式合成肽的新方法。這與通過根據信使RNA藍圖組裝氨基酸的核糖體構建蛋白質的功能相同。該機器的結構基于輪烷，它是沿分子軸滑動的分子環。該環帶有一個硫醇基，它可以從軸上依次去除氨基酸，將它們轉移到肽組裝位點。2018年，同一組發表了該概念的更高級版本，其中分子環沿聚合物軌道穿梭以組裝可以折疊成α-螺旋的寡肽，該α-螺旋可以執行查耳酮衍生物的對映選擇性環氧化（在某種程度上讓人聯想到核糖體組裝酶）。在2015年3月發表在《科學》雜志上的另一篇論文中，伊利諾伊大學的化學家報告了一個平臺，該平臺可以自動合成14類小分子，其中包含數千個兼容的構件。2017年，DavidLeigh的小組報告了一種分子機器人，該機器人可以通過使用納米機械機械臂在人工分子機器的不同反應位點之間移動分子底物來構建分子產物的四種不同立體異構體中的任何一種。隨附的新聞和觀點文章，標題為“分子組裝器”，概述了分子機器人作為原型分子組裝器的有效操作。

納米工廠是一種提議的系統，其中納米機器（類似于分子組裝器或工業機器人手臂）將通過機械合成結合反應性分子以構建更大的原子精確部件。反過來，這些將通過各種尺寸的定位機制進行組裝，以構建宏觀（可見）但仍具有原子精度的產品。根據K.EricDrexler發表在《納米系統：分子機械、制造和計算》（1992年）中的愿景，一個典型的納米工廠可以放在桌面盒子里，這是一項探索性工程的著名著作。在1990年代，其他人擴展了納米工廠的概念，包括RalphMerkle對納米工廠聚合組裝的分析、J.StorrsHall的復制納米工廠架構的系統設計、ForrestBishop的通用組裝器、Zyvex的專利指數組裝工藝，以及ChrisPhoenix（負責任納米技術中心研究主任）為“原始納米工廠”設計的xxx系統。RobertFreitas和RalphMerkle在KinematicSelf-ReplicatingMachines(2004)的第4章中總結了所有這些納米工廠設計（以及更多）。納米工廠合作，2005年，JohnBurch與Drexler合作制作了一部關于納米工廠概念的計算機動畫短片。在幾個知識層面上，這樣的愿景一直是爭論的主題。沒有人發現底層理論存在不可克服的問題，也沒有人證明理論可以轉化為實踐。然而，爭論仍在繼續，其中一些在分子納米技術文章中進行了總結。如果可以建造納米工廠，對世界經濟的嚴重破壞將是許多可能的負面影響之一，盡管可以說，如果每個人都擁有這樣的納米工廠，這種破壞幾乎不會產生負面影響。也可以期待巨大的好處。各種科幻作品都探索了這些和類似的概念。此類設備的潛力是由機械工程教授DameAnnDowling領導的一項重大英國研究任務的一部分。

分子組裝機與自我復制機器相混淆。為了生產實際數量的所需產品，典型的科幻通用分子組裝器的納米級尺寸需要非常大量的此類設備。然而，一個這樣的理論分子組裝器可能被編程為自我復制，構建自身的許多副本。這將允許指數級的生產速度。然后，在獲得足夠數量的分子組裝器后，它們將被重新編程以生產所需的產品。然而，如果分子組裝器的自我復制不受限制，那么它可能會導致與天然存在的生物體的競爭。這被稱為生態吞噬或灰粘問題。構建分子組裝器的一種方法是模擬生物系統采用的進化過程。生物進化是通過隨機變異結合淘汰不太成功的變體和繁殖更成功的變體來進行的。復雜分子組裝器的生產可能是從更簡單的系統演變而來的，因為一個有效的復雜系統總是被發現是從一個有效的簡單系統演變而來的。...從頭開始設計的復雜系統永遠無法運行，也無法對其進行修補以使其運行。你必須重新開始，從一個有效的系統開始。然而，大多數已發表的安全指南都包括反對開發允許突變或進化的復制器設計的建議。大多數匯編器設計將源代碼保留在物理匯編器之外。在制造過程的每個步驟中，該步驟都從普通計算機文件中讀取，并廣播給所有組裝人員。如果任何匯編程序超出了該計算機的范圍，或者當該計算機與匯編程序之間的鏈接斷開時，或者當該計算機被拔下時，匯編程序將停止復制。這種廣播架構是分子納米技術遠見指南推薦的安全特性之一，Freitas和Merkle最近發布的137維復制器設計空間地圖提供了許多實用方法，通過這些方法可以通過良好的設計安全地控制復制器.

對分子組裝器的某些概念最直言不諱的批評者之一是RichardSmalley教授（1943-2005），他因對納米技術領域的貢獻而獲得諾貝爾獎。Smalley認為這樣的組裝機在物理上是不可能的，并向他們提出了科學上的反對意見。他的兩個主要技術反對意見被稱為胖手指問題和粘手指問題。他相信這些將排除通過精確拾取和放置單個原子來工作的分子組裝器的可能性。Drexler及其同事在2001年的出版物中對這兩個問題做出了回應。斯莫利還認為，德雷克斯勒關于自我復制機器的世界末日危險的推測已等同于分子組裝機，這將威脅到公眾對納米技術發展的支持。為了解決Drexler和Smalley之間關于分子組裝器的爭論，Chemical&EngineeringNews發表了一個點對點，其中包括解決這些問題的信件交換。

關于被稱為分子組裝器的系統的力量的猜測引發了關于納米技術影響的更廣泛的政治討論。這部分是因為納米技術是一個非常廣泛的術語，可能包括分子組裝器。對奇妙分子組裝器可能影響的討論促使人們呼吁對當前和未來的納米技術進行監管。納米技術正在被整合到制成品中，對健康和生態的潛在影響令人非常擔憂。例如，綠色和平組織委托編寫了一份關于納米技術的報告，他們在報告中對引入環境中的納米材料的毒性表示擔憂。但是，它僅傳遞對匯編器技術的引用。英國皇家學會和皇家工程院還委托編寫了一份題為《納米科學和納米技術：關于納米技術更大的社會和生態影響的機遇和不確定性》的報告。本報告沒有討論潛在的所謂分子組裝器所帶來的威脅。

2006年，美國國家科學院發布了一份分子制造研究報告，作為更長報告的一部分，AMatterofSize:TriennialReviewoftheNationalNanotechnologyInitiative該研究委員會審查了納米系統的技術內容，并在其結論指出，目前的理論分析對于潛在系統性能的幾個問題都不能被認為是確定性的，并且不能有把握地預測實現高性能系統的最佳路徑。

它建議進行實驗研究以提高該領域的知識：盡管今天可??以進行理論計算，但目前無法可靠地預測這種自下而上制造系統的最終可達到的化學反應循環范圍、錯誤率、操作速度和熱力學效率。因此，制造產品的最終可達到的完美性和復雜性雖然可以在理論上進行計算，但不能有把握地預測。最后，目前無法可靠地預測可能導致系統xxx超過生物系統的熱力學效率和其他能力的最佳研究路徑。基于研究人員制作與抽象模型相關聯并指導長期愿景的實驗演示的能力的研究資金最適合實現這一目標。

已經設想的一種潛在情況是失控的自我復制分子組裝器，以灰色粘液的形式消耗碳以繼續其復制。如果不加以控制，這種機械復制可能會消耗整個生態區或整個地球（生態吞噬），或者它可能會在碳、ATP或紫外線等必要資源（一些納米馬達的例子上運行）方面超越自然生命形式。然而，生態吞噬和“灰粘”場景，如合成分子組裝器，是基于尚未通過實驗證明的仍然假設的技術。