ملف إحداثيات كيميائية (.xyz)

معيار قياسي

ملف الإحداثيات الكيميائية الديكارتية (XYZ) هو تنسيق شائع في الكيمياء الحاسوبية والنمذجة الجزيئية. ويصف هندسة الجزيئات ومحاكاة التفاعلات الكيميائية باستخدام العناصر الذرية وإحداثياتها المكانية ثلاثية الأبعاد.

المخترع: معهد مينيسوتا للحوسبة الفائقةالسنة: 1989نوع MIME: chemical/x-xyz

فحص البيانات الوصفية

تتعرف أنظمة التشغيل ومحللات الملفات على ملفات XYZ من خلال فحص تسلسل البايت الثنائي البادئ:

اختر الملفات أو أسقطها هنا

خاص - لا تغادر الملفات جهازك أبدًا

أو الصق Ctrl+V
ضمان الخصوصية وعدم الإرسال عبر الشبكة: صفر بايت يتم رفعه إلى خوادم خارجية. تمت كل عمليات المعالجة محلياً في صندوق الحماية (Sandbox) الخاص بمتصفحك.

توقيع رأس الملف على مستوى البايت (Magic Bytes)

تتعرف أنظمة التشغيل ومحللات الملفات على ملفات XYZ من خلال فحص تسلسل البايت الثنائي البادئ:

التوقيع الست عشري (الإزاحة 0):

31 2D 39 0A

تمثيل ASCII: N\n

التوحيد القياسي: معيار شائع بحكم الاستخدام في الكيمياء الحاسوبية

المواصفات الفنية

هيكلية الحاويةالسطر الأول: عدد الذرات N؛ السطر الثاني: تعليق أو عنوان؛ ثم N سطرًا، في كل منها رمز العنصر وإحداثيات X وY وZ بوحدة أنغستروم
الضغطنص عادي غير مضغوط
ترتيب البايتات (Endianness)تدفق نصي بترميز UTF-8 أو ASCII
مساحات الألواننظام ألوان CPK (الكربون أسود أو رمادي، والهيدروجين أبيض، والأكسجين أحمر، والنيتروجين أزرق)
القنوات والبنيةمواضع الذرات وأنواع العناصر، مع إطارات اختيارية لمحاكاة الديناميكا الجزيئية
الحد الأقصى للأبعادفضاء إحداثيات ذري غير محدود (تقاس المسافات بالأنغستروم، حيث 1 أنغستروم = 10⁻¹⁰ متر)
الشفافيةNone
البث والتحميل التدرجيقراءة المسارات متعددة الإطارات: إطارات متتابعة لمحاكاة الحركة الجزيئية

مصفوفة المقارنة التقنية: XYZ مقابل المنافسين

السمة التقنيةXYZ (الحالي)PLYOBJSTL
المجالالكيمياء والفيزياء الحاسوبيةالمسح بالليزر العلمي / السحب النقطيةرسوميات الحاسوب ثلاثية الأبعاد العامةالطباعة والتصنيع ثلاثي الأبعاد
تمثيل البياناتالعناصر الكيميائية وإحداثياتها بوحدة أنغسترومالرؤوس والأوجه والخصائص المخصصةالرؤوس والمتجهات العمودية وإحداثيات UV للقوامأوجه سطحية مثلثية
الترابط الكيميائيتُحسب ديناميكيًا استنادًا إلى أنصاف أقطار الذراتغير كيميائيغير كيميائيغير كيميائي
رسوم متحركة للمساراتدعم أصلي لضم إطارات متعددة في الملف نفسهلا يوجدلا يوجدلا يوجد

أنماط التلف الشائعة ودليل الاسترداد بالنظام الست عشري

خطأ في عارض الجزيئات: 'نهاية غير متوقعة للملف أثناء قراءة الذرات'.

السبب الجذري: عدد الذرات في السطر 1 لا يطابق العدد الفعلي لأسطر الإحداثيات في الملف.

الاسترداد: صحح عدد الذرات في السطر 1 باستخدام File2File.app Chemical Converter.

تحليل الأمان ومتجهات الهجوم على المحلّل

تقرأ محللات XYZ أعداد الذرات والرموز النصية بترميز ASCII؛ لذا يجب حمايتها من تجاوز سعة مخزن المكدس.

ناقلات الهجوم المعروفة

  • تجاوز سعة مخزن المكدس عند قراءة أسطر الذرات في مصفوفات أحرف ثابتة الطول.
  • تجاوز سعة الأعداد الصحيحة أثناء تخصيص الذاكرة لـ (عدد الذرات * حجم الذرة).
  • حجب الخدمة من خلال تصريحات مزيفة عن وجود مليارات الذرات.

أفضل الممارسات الدفاعية: تحقق من تطابق عدد الذرات مع عدد أسطر الملف قبل تخصيص مخازن لإحداثيات الجزيء.

الأصول التاريخية والمحطات الرئيسية

2000تُستخدم ملفات إحداثيات XYZ في النمذجة الجزيئية والكيمياء الحاسوبية، ويختلف الدعم حسب البرنامج.
1995ظهرت امتدادات المسارات متعددة الإطارات لمحاكاة الديناميكا الجزيئية.
1989أُنشئ لصالح حزمة XMol للتصوير الجزيئي في معهد مينيسوتا للحوسبة الفائقة.

المزايا الرئيسية والإيجابيات

  • بنية بسيطة للغاية: السطر الأول لعدد الذرات، والثاني للتعليق، وتليهما أسطر إحداثيات العناصر X وY وZ.
  • تُستخدم ملفات إحداثيات XYZ في النمذجة الجزيئية والكيمياء الحاسوبية، ويختلف الدعم حسب البرنامج.
  • يدعم مسارات الحركة متعددة الإطارات؛ إذ يكفي ضم آلاف الإطارات لإنشاء أفلام لمحاكاة الديناميكا الجزيئية.

القيود الفنية والسلبيات

  • لا يحتوي على معلومات مضمّنة عن الروابط الكيميائية: يجب على برامج عرض الجزيئات استنتاج الروابط بناءً على المسافات بين الذرات.
  • يفتقر إلى معاملات وحدة الخلية البلورية (متجهات الشبكة)، ما لم تُستخدم امتدادات مخصصة لسطر التعليق.
  • لا يدعم التنسيق القياسي الشحنات الذرية الجزئية أو أنواع الذرات في مجال القوة.

معلومات تقنية طريفة

  • لا تملك صيغة XYZ مواصفة رسمية واحدة، وقد تختلف وحدات الإحداثيات حسب النوع؛ تحقّق من مصدر الملف والبرنامج المستخدم. تستخدم صيغ XYZ الجزيئية الشائعة الأنغستروم.
  • يمكن وصف الماء (H2O) في ملف XYZ باستخدام 5 أسطر نصية فقط.
  • قد تنتج محاكاة طي البروتينات بالديناميكا الجزيئية ملفات مسارات XYZ بحجم عدة جيجابايت، تضم ملايين الخطوات الزمنية.

الأسئلة التقنية المتكررة

ما هو ملف XYZ؟

ملف XYZ هو تنسيق نصي بسيط يُستخدم في الكيمياء والفيزياء لتسجيل المواضع ثلاثية الأبعاد للذرات في جزيء أو بلورة.

ما البرامج التي تفتح ملفات XYZ؟

يمكن استخدام Avogadro وPyMOL وVMD وJmol وChemcraft وFile2File.app لعرض النماذج الجزيئية بتنسيق XYZ وتحويلها.

هل يمكنني تحويل جزيء XYZ إلى ملف STL قابل للطباعة ثلاثية الأبعاد؟

نعم. يستطيع File2File.app إنشاء نماذج جزيئية بأسلوب الكرة والعصا انطلاقًا من إحداثيات XYZ، ثم تصديرها بتنسيق STL أو GLB للطباعة ثلاثية الأبعاد.