Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Low-frequency Raman spectrum of crystalline 
2-(2’-hydroxyphenyl)benzoxazole and density-functional based tight-binding phonon calculations

Y. Syetov

Department of Solid State Physics and Optoelectronics, O. Honchar Dnipropetrovsk National University, 72 Gagarin Ave., 49010 Dnipro, Ukraine

Download this article

Abstract. Unpolarized Raman spectrum of crystalline 2-(2‘-hydroxyphenyl) benzoxazole in the region 15–350 cm–1 is compared with the results of density-functional based tight-binding lattice vibration calculations and oriented gas model. The Raman bands observed in the region 25–95 cm–1 are assigned to vibrations that are mainly external; the bands with the frequencies above 150 cm–1 are attributed to internal vibrations. It is demonstrated that the molecular in-plane bending vibration, which changes the distance between the oxygen and nitrogen atoms constituting a proton-transfer site, undergoes splitting and mixing with the out-of-plane and external vibrations, giving rise to the Raman bands observed at 115 and 140 cm–1

Keywords: phonons, molecular crystals, Raman spectra, density-functional based tight-binding method, oriented gas model

PACS: 78.30.Jw, 63.20.-e
UDC: 538.91, 538.958, 543.42
Ukr. J. Phys. Opt. 18 67-76
doi: 10.3116/16091833/18/2/67/2017
Received: 02.12.2016

Анотація. Неполяризований спектр комбінаційного розсіяння світла кристалічного 2- (2'-гідроксифеніл) бензоксазолу в області 15–350 см–1 порівняно з результатами розрахунку коливань кристалічної ґратки за допомогою методу функціонала густини в наближенні сильного зв’язку та моделі орієнтованого газу. Смуги, що спостерігаються в діапазоні 25–95 см–1, віднесено до коливань, які є переважно зовнішніми, а смуги з частотами, вищими за 150 см–1, віднесено до внутрішніх коливань. Молекулярне площинне деформаційне коливання, що змінює відстань між атомами кисню та азоту, на яких має місце перенесення протона, піддається розщепленню та змішуванню з позаплощинними і зовнішніми коливаннями. Це коливання відповідає смугам у спектрі поблизу 115 і 140 см–1.
 
REFERENCES
  1. Hsieh C-C, Ho M-L and Chou P-T, 2010. Organic dyes with excited-state transformations (Electron, charge, and proton transfers). In 'Advanced Fluorescence Reporters in Chemistry and Biology. I: Fundamentals and Molecular Design', Ed. by Demchenko A P. Springer Ser. Fluoresc. 8: 225–266.
  2. Park S, Kwon O-H, Kim S, Park S, Choi M-G, Cha M, Park S Y and Jang D-J, 2005. Imidazole-based excited-state intramolecular proton-transfer materials: Synthesis and amplified spontaneous emission from a large single crystal. J. Amer. Chem. Soc. 127: 10070–10074. doi:10.1021/ja0508727
  3. Pfeiffer M, Lenz K, Lau A, Elsaesser T and Steinke T, 1997. Analysis of the vibrational spectra of heterocyclic aromatic molecules showing internal proton and deuterium transfer. J. Raman Spectrosc. 28: 61–72. doi:10.1002/(SICI)1097-4555(199701)28:1<61::AID-JRS81>3.0.CO;2-X
  4. Zhizhin G N and Mukhtarov E. Optical spectra and lattice dynamics of molecular crystals. Elsevier: Amsterdam (1995).
  5. Tong Y-P, 2005. 2-(2-Hydroxyphenyl)-1,3-benzoxazole. Acta Cryst. E. 61: o3076–o3078. doi:10.1107/S1600536805027066
  6. Syetov Y, 2013. Luminescence spectrum of 2-(2'-hydroxyphenyl)benzoxazole in the solid state. Ukr. J. Phys. Opt. 14: 1–5.doi:10.3116/16091833/14/1/1/2013
  7. Syetov Y and Vdovin A, 2010. Infrared spectra of benzoxazoles exhibiting excited state proton transfer. Vibr. Spectrosc. 53: 146–150. doi:10.1016/j.vibspec.2010.01.011
  8. Aradi B, Hourahine B and Frauenheim Th, 2007. DFTB+, a sparse matrix-based implementation of the DFTB method. J. Phys. Chem. A. 111: 5678–5684. doi:10.1021/jp070186p
  9. Gaus M, Cui Q and Elstner M, 2011. DFTB3: Extension of the self-consistent-charge density-functional tight-binding method (SCC-DFTB). J. Chem. Theory Comput. 7: 931–948. doi:10.1021/ct100684s
  10. Rappe A K, Casewit C J, Colwell K S, Goddard III W A and Skiff W M, 1992. Uff, a full periodic table force field for molecular mechanics and molecular dynamics simulations. J. Amer. Chem. Soc. 114: 10024–10035. doi:10.1021/ja00051a040
  11. Schmidt M W, Baldridge K K, Boatz J A, Elbert S T, Gordon M S, Jensen J H, Koseki S, Matsunaga N, Nguyen K A, Su S J, Windus T L, Dupuis M and Montgomery J A, 1993. General atomic and molecular electronic structure system. J. Comput. Chem. 14: 1347–1363. doi:10.1002/jcc.540141112
  12. Gordon M C and Schmidt M W. Advances in electronic structure theory: GAMESS a decade later. Chapter 41 in 'Theory and Applications of Computational Chemistry, the first forty years', Ed. by C E Dykstra, G Frenking, K S Kim and G E Scuseria. Amsterdam: Elsevier (2005). P. 1167–1189. doi:10.1016/B978-044451719-7/50084-6
  13. Le Ru E C and Etchegoin P G. Principles of surface-enhanced Raman spectroscopy. Elsevier: Amsterdam (2009).
  14. Prosandeev S A, Waghmare U, Levin I and Maslar J, 2005. First-order Raman spectra of AB'1/2 B"1/2O3 double perovskites. Phys. Rev. B. 71: 214307–9. doi:10.1103/PhysRevB.71.214307
  15. Varsanyi G and Szoke S. Vibrational spectra of benzene derivatives. Academic Press: New York–London (1969).
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics