L'objectif de la chimie supramoléculaire est de comprendre ou de construire des édifices de taille nanométrique. Le principe est d'utiliser des briques moléculaires, qui une fois mélangées en solution, dans des conditions contrôlées, s'autoassemblent pour donner des édifices plus complexes.
Elle se base pour cela sur l'établissement entre molécules déjà préexistantes d'interactions dites 'non covalentes' car n'impliquant par la création de nouvelles orbitales moléculaires. Ce concept s'oppose à la chimie dite 'moléculaire', qui s'occupe des liaisons covalentes existantes au sein d'une molécule et reliant entre eux ses atomes. Bien que le nouveau système puisse acquérir des propriétés qu'il ne possédait pas avant l'établissement desdites liaisons non covalentes, chacunes des molécules prenant part à la nouvelle 'supermolécule' ne voit en rien son intégrité chimique modifiée. Cependant, l'architecture de l'assemblage supramoléculaire peut faire en sorte que certaines molécules soit rendues plus réactives par perturbation de leur nuage électronique ou déformation de leurs angles de liaison. Le rapprochement au sein de l'entité supramoléculaire de deux molécules naturellement enclines à réagir ensemble peut aussi les pousser à réagir plus facilement que si elles avaient été libres dans un solvant. On parle alors de catalyse supramoléculaire (les enzymes sont l'exemple le plus connu de catalyseur supramoléculaire biologique).
Deux types d'approches sont envisagée dans cette branche de la chimie. L'une, plutôt observatrice, tente d'expliquer, de comprendre, et de contrôler en partie des autoassemblages observés, l'autre, plutôt orientée vers la synthèse, tente de concevoir des briques moléculaires données pour obtenir un édifice donné. Certaines synthèses, en particuliers celles de ligands spécifiques d'un métals, sont obtenues en assemblant au préalable les synthon et le métal, puis en ajoutant les réactifs permettant la synthèse du ligand proprement dit (effet dit 'template' utilisé dans la synthèse des cryptands ou des éthers couronnes par exemple). L'effet 'template' facilite en fin de compte la réaction tant sur le point de vue thermodynamique (le système récepteur/métal qui en résulte en fin de synthèse déplace l'équilibre de la réaction par sa grande stabilité) que sur le point de vue cinétique (la présence du métal rigidifie et contraint le système au niveau moléculaire de manière à rapprocher les extrémités qui sont sensées réagir entre elles).
Les intéractions à la base de cette chimie peuvent être des intéractions métal/ligand, des liaisons ioniques, ion/dipôle, dipôle/dipôle, liaisons hydrogène ou encore le résultat d'un effet hydrophobe.
Jean-Marie Lehn (Prix Nobel 1987 de Chimie) a permis de formaliser les concepts de la chimie supramoléculaire.
Beaucoup de perspectives sont envisagées notamment des applications à l'informatique d'édifices supramoléculaires conducteurs.
