分子发动机（molecular motor）将细胞内利用ATP供能，产生推动力，进行细胞内的物质运输或细胞运动的蛋白质分子称为分子发动机或发动机蛋白（motor proteins）。

至今所发现的分子发动机可分为三个不同的家族∶肌球蛋白（myosins）家族、驱动蛋白（kinesins）家族、动力蛋白（dyneins）家族。

驱动蛋白和动力蛋白是以微管作为运行的轨道，而肌球蛋白则是以肌动蛋白纤维作为运行的轨道。尚不知道有以中间纤维为运行轨道的发动机分子。细胞骨架的发动机分子是机械化学转化器，它将化学能（ATP）转变成机械能，以此运送细胞内的货物，包括∶各种类型的小泡、线粒体、溶酶体、染色体、其它的细胞骨架纤维等。

工程师们梦想着单分子制造的马达能够开启分子水平的机器生产。然而，单单是根据较大的发动机建造模型也是极其困难的。来自法国和俄亥俄州立大学的研究人员已经合作了一个新的项目，并且创造出第一台能够顺时针和逆时针旋转的分子发动机。这个项目的首席作者之一克里斯蒂安-乔希姆说道：“要创造一台可以工作的分子发动机必须要从基础开始，并且忘记宏观规模的发动机。”

这种分子发动机有1纳米高、2纳米宽。转子含有5根铁质辐条，其中一根比其它的要短，而且在旋转的时候很容易察觉。这种分子发动机使用了一种名为非弹性电子隧道效应的量子机械过程，在这个过程中射向分子的电子在转移的过程中失去了一部分能量，产生的振动就会转动转子。而且它们的转子即使在零下316华氏度下也能够进行旋转。一台扫描式隧道显微镜在分子发动机上方盘旋，通过刺激分子发动机的不同部分来测试它的性能。

研究人员发现他们能够通过将能量集中到微型发动机的不同部分来控制它的旋转。比如说，以较长的每一根辐条为目标都会导致逆时针旋转，而以较短的那根辐条则会导致顺时针旋转。乔希姆说道：“这种发动机是分子概念的，它的目标是改善我们对于单分子旋转驱动的认知。”研究人员专注于实现两个目标：一是将这种发动机连接到纳米级别的齿轮上，另外一个是将它安装到一种纳米级的分子小汽车上来为它提供能量。