A lo largo de la historia el hombre ha construido máquinas para reducir la cantidad de trabajo requerido para realizar una tarea determinada, por ejemplo, el transporte y procesado de materias primas. Estas máquinas son conocidas como máquinas macroscópicas, y se caracterizan por poseer componentes densamente ensamblados, con arreglos complejos, y varios tipos de componentes que actúan de manera sincronizada para transformar un determinado tipo de energía en trabajo a través de la transferencia de movimiento, fuerza o energía de un componente a otro. Por otro lado, las moléculas pueden autoensamblarse para formar máquinas moleculares las cuales, al igual que sus contrapartes macroscópicas permiten la transferencia de fuerza, movimiento y energía de una molécula a otra. A medida que se incrementa el número de elementos o de átomos a nivel molecular se espera que los grados de libertad se incrementen; sin embargo, cuando se ensamblan para formar máquinas macroscópicas o moleculares, respectivamente, se observa una reducción drástica de éstos, así como de la entropía del sistema. Una diferencia clara entre una máquina macroscópica y una máquina molecular es que, mientras las primeras tienen estados de reposo absoluto cuando están apagadas, en las últimas no hay un estado de reposo absoluto ya que la transferencia de movimiento y la redistribución de energía térmica ocurre entre estados cuantizados.