Файл химических координат (.xyz)

Фактический Стандарт

Картезианский файл химических координат (XYZ) является стандартом вычислительной химии и молекулярного моделирования, описывающим геометрию молекул и симуляции химических реакций с помощью атомных элементов и 3D-пространственных координат.

Изобретатель: Суперкомпьютерный институт МиннесотыГод: 1989MIME: chemical/x-xyz

Анализ и метаданные

Операционные системы и анализаторы файлов идентифицируют файлы XYZ по начальной двоичной последовательности байтов:

Выберите или перетащите файлы сюда

100% конфиденциальное преобразование в браузере - файлы никогда не покидают ваше устройство

или вставьте Ctrl+V

Гарантия конфиденциальности без передачи по сети: 0 байт загружено на внешние серверы. Вся обработка выполняется локально в песочнице вашего браузера.

Сигнатура заголовка на уровне байтов (Magic Bytes)

HEX-СИГНАТУРА (СМЕЩЕНИЕ 0):

31 2D 39 0A

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ASCII: N\n

Стандартизация: Фактический стандарт вычислительной химии

Технические спецификации

Архитектура контейнера	Строка 1: Количество атомов N; Строка 2: Комментарий/название; Последующие N строк: Символ элемента, за которым следуют координаты X, Y, Z в ангстремах
Сжатие	Несжатый простой текст
Порядок байтов (Endianness)	Текстовый поток UTF-8 / ASCII
Цветовые пространства	Конвенция окраски CPK (Углерод=Черный/Серый, Водород=Белый, Кислород=Красный, Азот=Синий)
Каналы и структура	Атомные позиции, типы элементов и опциональные кадры анимации молекулярной динамики
Макс. габариты	Неограниченное пространство атомных координат (измеряется в ангстремах: 10^-10 метров)
Прозрачность	Отсутствует
Потоковая передача и прогрессивная загрузка	Потоковая передача многокадровых траекторий: несколько последовательных кадров для фильмов по молекулярной динамике

Техническая матрица сравнения: XYZ против конкурентов

Технический атрибут	XYZ (Текущий)	PLY	OBJ	STL
Домен	Вычислительная химия и физика	Научное лазерное сканирование / Облака точек	Общая трехмерная компьютерная графика	3D-печать и производство
Представление данных	Химические элементы и координаты в ангстремах	Вершины, грани, пользовательские свойства	Вершины, нормали, текстурные UV-координаты	Треугольные поверхностные фасеты
Химическая связность	Вычисляется динамически по радиусу связей	Нехимическая	Нехимическая	Нехимическая
Анимация траекторий	Встроенная поддержка склеенных многокадровых данных	Отсутствует	Отсутствует	Отсутствует

Типичные режимы повреждения и руководство по восстановлению в HEX

Ошибка молекулярного просмотрщика: 'Преждевременный конец файла при чтении атомов'.

Первопричина: Целое число количества атомов в первой строке не соответствует фактическому количеству строк координат в файле.

Восстановление: Исправьте целое число количества атомов в первой строке с помощью химического конвертера File2File.

Анализ безопасности и векторы атак на парсер

Парсеры XYZ считывают счетчики элементов ASCII и строковые токены, которые должны быть защищены от переполнения стекового буфера.

Известные векторы атак

Переполнение буфера стека при чтении строк атомов в массивы символов фиксированной длины.
Переполнение целых чисел при выделении памяти под atom_count * sizeof(Atom).
Отказ в обслуживании (DoS) из-за сфабрикованных объявлений о миллиарде атомов.

Защитные лучшие практики: Проверяйте количество атомов по общему количеству строк в файле перед выделением буферов молекулярных координат.

Исторические истоки и вехи

2000Универсально принят в программном обеспечении по квантовой химии (Gaussian, ORCA, Q-Chem, VASP).

1995Стандартизированы расширения многокадровых траекторий для симуляций молекулярной динамики.

1989Создан в Суперкомпьютерном институте Миннесоты для пакета молекулярной визуализации XMol.

Ключевые преимущества и плюсы

Абсолютная архитектурная простота: строка 1 - количество атомов, строка 2 - комментарий, а остальные строки - координаты элемента X Y Z.
Универсальная поддержка в пакетах молекулярного моделирования и квантовой химии (PyMOL, VMD, Avogadro, Jmol).
Поддержка анимации многокадровых траекторий: просто объедините тысячи кадров, чтобы создать фильмы по молекулярной динамике.

Технические ограничения и минусы

Отсутствие исходной информации о химических связях: визуализаторы молекул должны угадывать химические связи на основе межъядерных расстояний.
Отсутствие параметров кристаллографической элементарной ячейки (векторов решетки) без пользовательских расширений строки комментариев.
Отсутствие стандартной поддержки частичных атомных зарядов или типов атомов силовых полей.

Интересные технические факты

В файле XYZ атомные координаты всегда выражаются в ангстремах (1 ангстрем = 0.1 нанометра = 10^-10 метров), что примерно равно ширине одного атома водорода.
Воду (H2O) можно описать в файле XYZ всего за 5 строк текста.
Симуляции сворачивания белков методом молекулярной динамики часто генерируют многогигабайтные файлы траекторий XYZ, охватывающие миллионы шагов по времени.

Часто задаваемые технические вопросы

Что такое файл XYZ?

Файл XYZ - это простой текстовый формат, используемый в химии и физике для записи 3D-положений атомов в молекуле или кристалле.

Какое программное обеспечение открывает файлы XYZ?

Avogadro, PyMOL, VMD, Jmol, Chemcraft и File2File.app могут просматривать и конвертировать молекулярные модели XYZ.

Могу ли я конвертировать молекулу XYZ в STL-файл, пригодный для 3D-печати?

Да. File2File.app может генерировать шаростержневые модели молекул из координат XYZ и экспортировать их в виде STL- или GLB-моделей для 3D-печати.