На молекулярном уровне маленькие объекты могут поместиться внутри более крупных, как в повседневном мире. Получающиеся в результате взаимодействия, известные как взаимодействия хозяина и гостя, стабилизируются нековалентными силами, такими как электростатика и водородные связи. Каждый хозяин с радостью принимает одни молекулы, закрывая другие, в зависимости от размера своего входа и того, сколько внутреннего пространства он может предложить гостю.

Одним из таких хостов является V12 – грубая сфера, состоящая из 12 атомов переходного металла ванадия, соединенных 32 атомами кислорода. Чашеобразная конструкция имеет отверстие на одном конце шириной 0.44 нанометра, идеально подходят для того, чтобы позволить нужной молекуле устроиться внутри полости.
«V12 принимает гостей в масштабе небольших органических соединений», – говорит Юдзи Кикукава, соавтор исследования Канадзава в Angewandte Chemie. "На самом деле, довольно сложно изолировать пустой V12 сам по себе.

Пока хозяин стабилизирует своего гостя, гость возвращает услугу – если мы удалим гостя, хозяин быстро заменит его другой молекулой."
Каждый атом ванадия в V12 образует квадратную пирамиду с пятью атомами кислорода. Кислороды каждого VO5 направлены наружу, в то время как положительный заряд ванадия заполняет внутреннюю полость, помогая стабилизировать богатых электронами (или анионных) гостей. Тем не менее, команда Канадзавы впервые создала V12, не предназначенный для гостей, с использованием растворителя – ацетона, молекулы которого слишком громоздки, чтобы пройти через вход.

Чтобы наверстать упущенное, пустая чаша V12 сделала кое-что неожиданное. Блок VO5 внизу перевернулся внутрь, как зонт, переворачивающийся на сильном ветру. Теперь полость хозяина была заполнена отрицательным концевым кислородом одиночного «перевернутого» VO5.

Этот атомный сдвиг для приспособления к новой структуре, называемый многогранной перегруппировкой, никогда не наблюдался в кластерах оксидов металлов. Трансформацию структуры можно отслеживать с помощью инфракрасной спектроскопии.
«Затем мы взяли пустой V12 и выяснили, каких гостей можно снова вставить в чашу», – говорят авторы. "Азот, метан и окись углерода были отклонены, но двуокись углерода была легко поглощена. Это сразу предлагает способ отделения CO2 от других газов."

Фактически, V12 и CO2 оказались настолько идеальными, что CO2 можно было вводить даже при низком атмосферном давлении. Таким образом, V12 может быть идеальным решением для улавливания CO2 для борьбы с изменением климата и даже для хранения CO2 для новой технологии искусственного фотосинтеза.