Współrzędne chemiczne (.xyz)

De Standard

Cartesian Chemical Coordinate File (XYZ) to standard chemii obliczeniowej i modelowania cząsteczek. Opisuje geometrię cząsteczek i symulacje reakcji chemicznych za pomocą symboli pierwiastków oraz trójwymiarowych współrzędnych przestrzennych.

Inspekcja i metadane

Systemy operacyjne i analizatory plików identyfikują pliki XYZ, sprawdzając początkową sekwencję bajtów binarnych:

Wybierz lub upuść pliki tutaj

Prywatnie - pliki nigdy nie opuszczają Twojego urządzenia

lub wklej Ctrl+V
Gwarancja prywatności bez przesyłania danych do sieci: 0 bajtów przesłanych na zewnętrzne serwery. Całe przetwarzanie odbyło się lokalnie w piaskownicy przeglądarki.

Podpis nagłówka na poziomie bajtów (Magic Bytes)

Systemy operacyjne i analizatory plików identyfikują pliki XYZ, sprawdzając początkową sekwencję bajtów binarnych:

PODPIS HEX (OFFSET 0):

31 2D 39 0A

REPREZENTACJA ASCII: N\n

Normalizacja: De facto computational chemistry standard

Specyfikacja techniczna

Architektura konteneraWiersz 1: liczba atomów N; wiersz 2: komentarz lub tytuł; kolejne N wierszy: symbol pierwiastka oraz współrzędne X, Y, Z w angstromach
KompresjaNieskompresowany tekst
Kolejność bajtów (Endianness)Strumień tekstu UTF-8 / ASCII
Przestrzenie kolorówKonwencja kolorów CPK (węgiel: czarny/szary, wodór: biały, tlen: czerwony, azot: niebieski)
Kanały i strukturaPozycje atomów, typy pierwiastków i opcjonalne klatki animacji dynamiki molekularnej
Maks. wymiaryNieograniczona przestrzeń współrzędnych atomowych, mierzona w angstremach (10^-10 metra)
PrzezroczystośćBrak
Streaming i progresywne ładowanieStrumieniowanie trajektorii wieloklatkowej: kolejne klatki dynamiki molekularnej

Techniczna macierz porównawcza: XYZ a konkurencja

Atrybut technicznyXYZ (Bieżący)PLYOBJSTL
DomenaChemia i fizyka obliczeniowaNaukowe skany laserowe i chmury punktówOgólna grafika komputerowa 3DDruk 3D i produkcja
Reprezentacja danychPierwiastki chemiczne i współrzędne w angstremachWierzchołki, ściany, właściwości niestandardoweWierzchołki, normalne, tekstury UVTrójkątne fasety powierzchni
Łączność chemicznaObliczana dynamicznie na podstawie promieni wiązańNiemolekularnaNiemolekularnaNiemolekularna
Animacje trajektoriiNatywna obsługa wielu połączonych klatekBrakBrakBrak

Typowe tryby uszkodzeń i przewodnik odzyskiwania szesnastkowego

Błąd przeglądarki cząsteczkowej: „Przedwczesny koniec pliku podczas odczytu atomów”.

Główna przyczyna: Liczba atomów podana jako liczba całkowita w pierwszym wierszu nie zgadza się z rzeczywistą liczbą wierszy współrzędnych w pliku.

Odzyskiwanie: Popraw liczbę całkowitą atomów w linii 1 za pomocą konwertera chemicznego File2File.app.

Analiza bezpieczeństwa i wektory ataku na parser

Parsery XYZ odczytują zapisane w ASCII liczby atomów oraz tokeny tekstowe, które należy zabezpieczyć przed przepełnieniem bufora stosu.

Znane wektory ataku

  • Przepełnienie bufora stosu podczas odczytu linii atomów do tablic znaków o stałej długości.
  • Przepełnienie liczbowe podczas alokacji pamięci atom_count * sizeof(Atom).
  • Atak typu odmowa usługi (DoS) poprzez sfabrykowane deklaracje miliardów atomów.

Najlepsze praktyki obronne: Przed alokacją buforów współrzędnych cząsteczki należy porównać liczbę atomów z liczbą wierszy w pliku.

Pochodzenie historyczne i kamienie milowe

2000Pliki współrzędnych XYZ są używane w modelowaniu molekularnym i chemii obliczeniowej; obsługa zależy od programu.
1995Ustandaryzowano rozszerzenia trajektorii wieloklatkowych do symulacji dynamiki molekularnej.
1989Format utworzono w Minnesota Supercomputer Institute na potrzeby pakietu wizualizacji cząsteczek XMol.

Główne zalety

  • Bardzo prosta struktura: wiersz 1 zawiera liczbę atomów, wiersz 2 komentarz, a pozostałe wiersze współrzędne X, Y, Z atomów i ich symbole pierwiastków.
  • Pliki współrzędnych XYZ są używane w modelowaniu molekularnym i chemii obliczeniowej; obsługa zależy od programu.
  • Obsługuje animacje trajektorii wieloklatkowych: wystarczy połączyć tysiące klatek, aby utworzyć filmy z dynamiki molekularnej.

Ograniczenia techniczne i wady

  • Brak wbudowanych informacji o wiązaniach chemicznych: programy do wizualizacji cząsteczek muszą określać wiązania na podstawie odległości między atomami.
  • Brak parametrów krystalograficznej komórki elementarnej (wektorów sieci krystalicznej), jeśli nie zastosowano niestandardowych rozszerzeń linii komentarza.
  • Brak standardowego wsparcia dla cząstkowych ładunków atomowych lub typów atomów pól siłowych.

Ciekawe informacje techniczne

  • Format XYZ nie ma jednej oficjalnej specyfikacji, a jednostki współrzędnych mogą się różnić w zależności od wariantu; sprawdź źródło pliku i dokumentację programu. Typowe molekularne pliki XYZ używają angstremów.
  • Wodę (H2O) można opisać w pliku XYZ w zaledwie 5 liniach tekstu.
  • Symulacje dynamiki molekularnej zwijania się białek często generują wielogigabajtowe pliki trajektorii XYZ obejmujące miliony kroków czasowych.

Często zadawane pytania techniczne

Czym jest plik XYZ?

Plik XYZ to prosty format tekstowy używany w chemii i fizyce do zapisywania trójwymiarowego położenia atomów w cząsteczce lub krysztale.

Jakie oprogramowanie otwiera pliki XYZ?

Avogadro, PyMOL, VMD, Jmol, Chemcraft oraz File2File.app potrafią wyświetlać i konwertować modele cząsteczkowe XYZ.

Czy mogę przekonwertować cząsteczkę XYZ na plik STL nadający się do druku 3D?

Tak. File2File.app może generować modele cząsteczek w postaci kulkowo-pręcikowej na podstawie współrzędnych XYZ, a następnie eksportować je jako modele STL lub GLB gotowe do druku 3D.