納米汽車是2005年在萊斯大學由JamesTour教授領導的一個小組設計的一種分子。盡管有這個名字，但最初的納米汽車并不包含分子馬達，因此，它并不是真正的汽車。相反，它旨在回答富勒烯如何在金屬表面上移動的問題。具體來說，它們是滾動還是滑動（它們滾動）。該分子由一個H形“底盤”組成，在四個角上附有富勒烯基團以充當輪子。當分散在金表面上時，分子通過它們的富勒烯基團將自身附著在表面上，并通過掃描隧道顯微鏡進行檢測。可以推斷出它們的方向，因為框架長度比其寬度短一點。將表面加熱到200°C后，分子在富勒烯輪上滾動時前后移動。納米汽車能夠滾動，因為富勒烯輪通過碳-碳單鍵安裝在炔軸上。相鄰碳上的氫對自由旋轉沒有很大障礙。當溫度足夠高時，四個碳碳鍵會旋轉，汽車就會滾動。有時，運動方向會隨著分子的轉動而改變。同樣在萊斯大學的凱文凱利教授通過用STM的尖端拉動分子證實了滾動作用。

在第五屆分子納米技術前瞻會議（1997年11月）上首次提出了由分子修補玩具制成的納米汽車的概念。隨后，擴展版本發表在《不可能的研究年鑒》上。這些論文被認為是對關于自下而上的德雷克斯勒納米技術的限制和埃里克德雷克斯勒提出的機械類比可以進行多遠的概念限制的基本辯論的不那么嚴重的貢獻。這種納米汽車概念的重要特征是，所有的分子成分tinkertoy都是已知和合成的分子（唉，一些非常奇特的，最近才發現的，例如斯塔烷，尤其是鐵輪，1995），與一些德雷克斯勒類金剛石結構形成對比只是假設的，從未綜合過；

納米拖拉機，被稱為世界上最小的熱棒，是一種分子納米汽車。該設計改進了以前的納米汽車設計，是朝著創造分子機器邁出的一步。這個名字來自納米汽車與賽車的相似之處，因為它的交錯車輪裝置有一個較短的車軸，前輪較小，而后輪較大的車軸。這款納米汽車是由萊斯大學理查德E.斯莫利研究所納米科學與技術研究所由JamesTour、KevinKelly和其他參與其研究的同事組成的團隊開發的。以前開發的納米汽車是3到4納米，比DNA鏈的[寬度]略多一點，比人類頭發細約20,000倍。這些納米汽車是用碳巴基球作為四個輪子建造的，放置它們的表面需要400°F(200°C)的溫度才能使其移動。另一方面，使用對碳硼烷車輪的納米汽車就像在冰上滑動一樣移動，而不是滾動。這樣的觀察導致了具有兩種車輪設計的納米汽車的生產。nanodragster比人類頭發細50,000倍，最高速度為0.014毫米/小時（0.0006英寸/小時或3.89×10?9米/秒）。后輪是球形富勒烯分子或巴基球，每個分子由60個碳原子組成，它們被吸引到由非常細的金層組成的拖帶上。這種設計還使Tour的團隊能夠在較低溫度下操作該設備。nanodragster和其他納米機器設計用于運輸物品。該技術可用于制造計算機電路和電子元件，或與人體內的藥物結合使用。Tour還推測，從納米汽車研究中獲得的知識將有助于在未來建立高效的催化系統。

庫德納克等人。描述了一種特殊設計的分子，它有四個機動輪子。通過將分子沉積在銅表面并從掃描隧道顯微鏡的電子中為它們提供足夠的能量，它們能夠將一些分子驅動到特定方向，就像汽車一樣，成為xxx個能夠繼續移動的單個分子同一方向穿過表面。非彈性電子隧穿引起轉子的構象變化并推動分子穿過銅表面。通過改變單個電機單元的旋轉運動方向，自推進分子“四輪車”結構可以遵循隨機或優先線性軌跡。這種設計為探索更復雜的分子機械系統提供了一個起點，這款電動納米汽車是在格羅寧根大學化學家BernardL.Feringa的監督下建造的，他與Jean-PierreSauvage和J.FraserStoddart一起因在納米電機方面的開創性工作而獲得了2016年的諾貝爾化學獎。

Jean-FrancoisMorin等人開發了一種具有合成分子馬達的未來納米汽車。它配備了碳硼烷車輪和輕型螺旋烯合成分子馬達。盡管運動部分在溶液中顯示出單向旋轉，但尚未觀察到表面上的光驅動運動。未來還可以通過分子推進器實現在水和其他液體中的流動性。