research-focus Research Focus International Scientific Journal Research Focus 2181-3833 Ilm-fan va innovatsiyalar akademiyasi 10.66073/researchfocus.v4i11.1828 REL-A-013144 02.00.00 THEORETICAL STUDY OF THE ELECTRONIC STRUCTURE AND SPECTRAL PROPERTIES OF THE 2,5-DIPHENYLOXAZOLE (PPO) MOLECULE USING QUANTUM CHEMICAL METHODS ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ И СПЕКТРАЛЬНЫХ СВОЙСТВ МОЛЕКУЛЫ 2,5-ДИФЕНИЛОКСАЗОЛА (PPO) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 2,5-DIFENILOKSAZOL (PPO) MOLEKULASINING ELEKTRON TUZILISHI VA SPEKTRAL XOSSALARINI KVANT-KIMYOVIY USULLAR YORDAMIDA NAZARIY TADQIQ ETISH X.Z.Botirov, U.J. Turdiyev, T.Y. Murodov Karshi State University I.A. Raxmatullayev Alfraganus University P. Xong Anqing Normal University 05 12 2025 2025 4 11 41 48 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This theoretical study is aimed at investigating the geometric, electronic and spectral properties of the 2,5-diphenyloxazole (PPO) molecule, which is widely used as a primary organic scintillator in high-energy radiation detectors. In this study quantum chemical methods were used, in particular density functional theory (DFT) with the hybrid B3LYP functional and the 3-21+G* basis set. The calculations were performed with the Gaussian 09 software package, as a result of which the optimal geometry of the molecule and the global minimum energy (-704.379679 Hartree or -19167.1473 eV) were determined. The results show that the PPO molecule possesses high stability, which is confirmed by the HOMO-LUMO energy gap of 4.18 eV (or 0.15362 Hartree).

в данном теоретическое исследование направлено на изучение геометрических, электронных и спектральных свойств молекулы 2,5-дифенилоксазола (PPO), которая широко используется в качестве первичного органического сцинтиллятора в детекторах высокоэнергетического излучения. В данном исследовании были использованы квантово-химические методы, в частности, теория функционала плотности (DFT) с использованием гибридного функционала B3LYP и базиса 3-21+G*. Расчеты были выполнены с помощью программного пакета Gaussian 09, в результате чего была определена оптимальная геометрия молекулы и глобальная минимальная энергия (-704,379679 Хартри или -19167,1473 эВ). Результаты показывают, что молекула PPO обладает высокой стабильностью, что подтверждается энергетической щелью HOMO-LUMO 4,18 эВ (или 0,15362 Хартри).

Ushbu nazariy tadqiqot yuqori energiyali nurlanish detektorlarida birlamchi organik stsintillyator sifatida keng qo‘llaniladigan 2,5-difeniloksazol (PPO) molekulasining geometrik, elektron va spektral xossalarini o‘rganishga qaratilgan. Tadqiqotda kvant-kimyoviy usullar, xususan gibrid B3LYP funksionali va 3-21+G* bazisidan foydalangan holda zichlik funksionali nazariyasi (DFT) qo‘llanildi. Hisoblashlar Gaussian 09 dasturiy paketi yordamida bajarilib, natijada molekulaning optimal geometriyasi va global minimal energiyasi (-704,379679 Xartri yoki -19167,1473 eV) aniqlandi. Natijalar PPO molekulasi yuqori barqarorlikka ega ekanini ko‘rsatadi, buni 4,18 eV (yoki 0,15362 Xartri) ni tashkil etuvchi HOMO-LUMO energetik tirqishi tasdiqlaydi.

 PPO DFT Gaussian 09 HOMO-LUMO infrared spectrum Raman spectrum PPO DFT Gaussian 09 HOMO-LUMO инфракрасный спектр спектр Рамана PPO DFT Gaussian 09 HOMO-LUMO infraqizil spektr Raman spektri Sangeun Cho,Sungwoo Kim, Jongmin Kim, Yongcheol Jo, Ilhwan Ryu, Seongsu Hong, Jae- Joon Lee, Seung Nam Cha, Eun Bi Nam, Sang Uck Lee, Sam Kyu Noh, Hyungsang Kim, Jung won Kwak “Hybridisation of perovskite nanocrystals with organic molecules for highly efficient liquid scintillators”. https://doi.org/10.1038/s41377-020-00391-8 Hirokazu Miyoshi, Mami Nakamura, Elizabeth M. Tsekrekas, and Luiz G. Jacobsohn. “Paper Scintillator Incorporated with Scintillator−Silica Fine Powders: Photophysical Characterization and Proof of Concept Demonstration of Tritium Detection” https://doi.org/10.1021/acsomega.4c01901 Gilad Karpel, Ruida Zhou, Shoham Sabach, Mohammad Ghavamzadeh. Directional-Clamp PPO https://doi.org/10.48550/arXiv.2511.02577 Hengwei Zhu, Wendy L. Hom, Bingqian Zheng, Jiachun Shen Surita R. Bhatia. “Temperature‐Dependent Structure of Alginate/ PEO – PPO – PEO /Nanoclay Composite Hydrogels” https://doi.org/10.1002/pat.70385 Frisch, M. J. et al. Gaussian 09, Revision E.01. (Gaussian, Inc., Wallingford CT,2013). И.А.Рахматуллаев, Х.З.Ботиров, Н.В.Чернега, Х.С.Хайдаров. “Двухфотонно- возбуждаемая люминесценция в полициклических ароматических соединениях”. https://doi.org/10.59251/2181-1296.2023.v3.139.2.2266 Ilyos Rakhmatullaev, Nikolay Bunkin, Isakul Urunov, Tulkin Nurmurodov, and Hayotjon Botirov. “Raman spectra of powders of aromatic compounds” https://doi.org/10.1051/epjconf/202532102008 И.А. Рахматуллаев, Н.Ф. Бункин, М.Х. Давронов, Х.З. Ботиров, М.Туйчиев, Т.И. Нурмуродов. “Метод регистрации слабых сигналов комбинационного рассеяния в неорганических и органических порошках с использованием фотонных ловушек.” Toshkent shahridagi “MMFI” Milliy tadqiqot yadro universiteti filiali axborotnomasi 2024/1 I.A. Rakhmatullaev, A.K. Kurbonov, Kh.Z. Botirov, S.F. Umanskaya, M.A. Shevchenko, A.N. Maresev, A.D. Kudryavtseva, A.Yu. Pyatyshev, N.V. Tcherniega. Spectral and temporal properties of 5-phenyl-2-[4-(5-phenyl-1,3-oxazol-2-yl)phenyl]-1,3-oxazole (POPOP) multiphoton-excited luminescence. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2023.120098 Maxim S. Skorotetcky, Oleg V. Borshchev, Nikolay M. Surin, Yaroslav Odarchenko, Sergey A. Pisarev, Svetlana M. Peregudova, Karl W. Törnroos, Dmitry Chernyshov, Dimitri A. Ivanov, Sergey A. Ponomarenko. “Synthesis and photostability of 1,4-bis(5-phenyloxazol-2- yl)benzene (POPOP) structural isomers and their trimethylsilyl derivatives” https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2017.02.006