近年の超分子化学の研究により二次元および三次元に形態を制御した分子設計が可能となってきています。その例としてロタキサン，カテナンが挙げられます。ロタキサンとはラテン語のrota(wheel)（輪）とaxis(axle)（軸）に由来した名前であり，輪が軸に挟まった形をした分子です。シクロデキストリンなどの輪の形の分子を軸の形の線形分子が貫き、さらに線形分子の両端には輪がはずれないようにストッパーがついています。輪と軸は弱い分子間相互作用によって超分子を形成しています。光や電気によって軸状分子の上を輪が移動することで、スイッチのオンオフのような調節が可能です。また、カテナンはラテン語のcatena(chain) （鎖）に由来した名前で，二つ以上の輪を絡ませた分子です。その他に分子で作った結び目、ノットというものもあります。
これらの分子素子としての有用性がナノテクノロジーにおいて注目されています。