Pri kemosintezi, tradicionalni (in vseprisotni v naravi) metodi sprožitve kemičnih reakcij, se več milijonov ali več reaktantnih molekul združi v tekočini ali hlapi, pri čemer se pusti naključno trčiti s toplotnim gibanjem, dokler ni zadostna količina želenih reakcijskih produktov. proizvedeno. Nasprotno pa bi pri mehanosintezi, napredni tehniki kemične sinteze, ki je še v procesu razvoja, molekularni mehanski sistemi, ki delujejo po programiranih navodilih, združili eno samo molekulo ali atom z drugo in jih povezali skupaj na usmerjen in urejen način. Z uporabo te metode se je mogoče izogniti neželenim reakcijam in znatno povečati pretok reakcije.
Rudimentarno mehanosintezo so s silicijem dokazali že leta 2003 Oyabu et al. Oyabu in njegovi sodelavci so z uporabo skenirnega tunelskega mikroskopa (STM) uporabili samo mehansko silo za ustvarjanje in prekinitev kovalentnih atomskih vezi. Ta podvig je bil izveden pri kriogenih temperaturah v vakuumskem okolju. Prej, leta 1988, so IBM-ovi raziskovalci črkovali črke “IBM” z atomi ksenona na površini bakra. To ni bila prava mehanosinteza, ampak je pokazala izvedljivost manipulacije posameznih atomov s STM, mikroskopskim orodjem z monoatomsko konico. Načeloma je mogoče manipulirati s posameznimi molekulami s konico STM, čeprav je bila avtomatizacija procesa težavna.
Da bi bila mehanosinteza nekaj drugega kot znanstvena radovednost in bi bila uporabna za gradnjo praktičnih izdelkov, bi jo bilo treba izvajati na množično vzporeden način, pri čemer bi uporabljali bolj prilagodljive atomske gradnike, kot je ogljik. Za izgradnjo potrebnega števila manipulatorjev v atomskem merilu za sisteme za obdelavo mehanosinteze bi bili zelo zaželeni samoreplikacijski manipulatorji in manipulatorji splošnega namena. Znanstvenik, ki si jo je prvotno zamislil, dr. Eric Drexler, je takšno napravo imenoval molekularni sestavljalec. Drexler je leta 1986 objavil priljubljeno razstavo na to temo, Motorji ustvarjanja, ki so ji leta 1992 sledili bolj tehnični nanosistemi, ki je opisal vrsto molekularnih strojev, ki izkoriščajo mehanosintetične procese.
Če bi lahko razvili samoreplikacijski sestavnik, ki temelji na mehanosintezi ogljika, bi lahko eksponentna rast zaradi samoreplikacije omogočila ustvarjanje kilogramskih količin v le nekaj desetih ciklih replikacije, tudi če sami molekularni sestavljavci tehtajo le nekaj pikogramov. Nato bi sestavljalce lahko napotili k sodelovanju pri izdelavi izdelkov na makro ravni, kot so računalniki, električna orodja in avtomobili.
Z izkoriščanjem natančno usmerjene konstrukcije na atomski ravni bi lahko te izdelke zgradili z vsakim atomom na vnaprej določenem mestu. To bi omogočilo povečanje zmogljivosti za nekaj vrst velikosti na več področjih, kot so gostota moči motorjev in miniaturizacija procesnih elementov. Naš trenutni stroj je v primerjavi s primerjavo zgrajen s sorazmerno surovimi procesi in je na atomski ravni ponavadi relativno neorganiziran. Ta futuristična proizvodna metodologija se imenuje molekularna nanotehnologija ali molekularna proizvodnja.