Файл химических координат (.xyz)

Фактический Стандарт

Файл декартовых химических координат (XYZ): стандарт вычислительной химии и молекулярного моделирования для описания геометрии молекул и симуляции химических реакций с помощью химических элементов и пространственных координат в 3D.

Анализ и метаданные

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

Выберите или перетащите файлы сюда

Конфиденциально - файлы никогда не покидают ваше устройство

или вставьте Ctrl+V
Гарантия конфиденциальности без передачи по сети: 0 байт загружено на внешние серверы. Вся обработка выполнялась локально в песочнице Вашего браузера.

Сигнатура заголовка на уровне байтов (Magic Bytes)

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

HEX-СИГНАТУРА (СМЕЩЕНИЕ 0):

31 2D 39 0A

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ASCII: N\n

Стандартизация: Фактический стандарт вычислительной химии

Технические спецификации

Архитектура контейнераСтрока 1: Количество атомов N; Строка 2: Комментарий/название; Последующие N строк: Символ элемента, за которым следуют координаты X, Y, Z в ангстремах
СжатиеНесжатый простой текст
Порядок байтов (Endianness)Текстовый поток UTF-8 / ASCII
Цветовые пространстваЦветовая схема CPK (углерод: чёрный/серый, водород: белый, кислород: красный, азот: синий)
Каналы и структураАтомные позиции, типы элементов и опциональные кадры анимации молекулярной динамики
Максимальные размерыНеограниченное пространство атомных координат (измеряется в ангстремах: 10^-10 метров)
ПрозрачностьОтсутствует
Потоковая передача и прогрессивная загрузкаПотоковая передача многокадровых траекторий: несколько последовательных кадров для фильмов по молекулярной динамике

Техническая матрица сравнения: XYZ с конкурентами

Технический атрибутXYZ (Текущий)PLYOBJSTL
ДоменВычислительная химия и физикаНаучное лазерное сканирование / Облака точекОбщая трехмерная компьютерная графика3D-печать и производство
Представление данныхХимические элементы и координаты в ангстремахВершины, грани, пользовательские свойстваВершины, нормали, текстурные UV-координатыТреугольные поверхностные фасеты
Химическая связностьВычисляется динамически по радиусу связейНехимическаяНехимическаяНехимическая
Анимация траекторийВстроенная поддержка последовательных многокадровых данныхОтсутствуетОтсутствуетОтсутствует

Распространенные сценарии 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.app.

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 поддельных заявлений о миллиардах атомов.

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

История происхождения и ключевые этапы

2000Файлы координат XYZ используют в молекулярном моделировании и вычислительной химии; поддержка зависит от программы.
1995Стандартизированы расширения многокадровых траекторий для симуляций молекулярной динамики.
1989Создан в Суперкомпьютерном институте Миннесоты для пакета молекулярной визуализации XMol.

Ключевые преимущества и плюсы

  • Предельно простая структура: в строке 1 указано количество атомов, в строке 2: комментарий, а в остальных строках: обозначение элемента и координаты X Y Z.
  • Файлы координат XYZ используют в молекулярном моделировании и вычислительной химии; поддержка зависит от программы.
  • Поддерживает анимацию многокадровых траекторий: можно соединить тысячи кадров, чтобы создать фильм молекулярной динамики.

Технические ограничения и минусы

  • Отсутствие исходной информации о химических связях: визуализаторы молекул должны угадывать химические связи на основе межатомных 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

  • У формата XYZ нет единой официальной спецификации, а единицы координат могут различаться в разных вариантах; проверьте источник файла и документацию программы. В распространённых молекулярных файлах XYZ используют ангстремы.
  • 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.