Fajl hemijskih koordinata (.xyz)
De StandardDatoteka sa kartezijanskim hemijskim koordinatama (XYZ) standard je u računarskoj hemiji i molekularnom modelovanju. U njoj se geometrija molekula i simulacije hemijskih reakcija opisuju pomoću elemenata i njihovih prostornih 3D koordinata.
Pregled i metapodaci
Operativni sistemi i analizatori datoteka identifikuju XYZ datoteke proverom početnog binarnog niza bajtova:
Potpis zaglavlja na nivou bajtova (magični bajtovi)
Operativni sistemi i analizatori datoteka identifikuju XYZ datoteke proverom početnog binarnog niza bajtova:
HEKSADECIMALNI POTPIS (OFFSET 0):
31 2D 39 0AASCII REPREZENTACIJA: N\n
Standardizacija: De fakto standard računske hemije
Tehničke specifikacije
| Arhitektura kontejnera | 1. red: broj atoma N; 2. red: komentar/naslov; narednih N redova: simbol elementa praćen koordinatama X, Y i Z u angstremima |
| Kompresija | Nekomprimovani običan tekst |
| Bajtni redosled (Endianness) | UTF-8 / ASCII tekstualni tok |
| Prostori boja | Konvencija bojenja CPK (ugljenik = crna/siva, vodonik = bela, kiseonik = crvena, azot = plava) |
| Kanali i struktura | Položaji atoma, vrste elemenata i opcioni frejmovi simulacije molekularne dinamike |
| Maksimalne dimenzije | Neograničen prostor atomskih koordinata (mere se u angstremima: 10^-10 metara) |
| Transparentnost | Nema |
| Strimovanje i progresivno učitavanje | Strimovanje trajektorije sa više frejmova: nizovi uzastopnih frejmova za animacije molekularne dinamike |
Tehnička matrica poređenja: XYZ u odnosu na konkurente
| Tehnički atribut | XYZ (Trenutno) | PLY | OBJ | STL |
|---|---|---|---|---|
| Domen | Računska hemija i fizika | Naučno lasersko skeniranje / Oblaci tačaka | Opšta 3D računarska grafika | 3D štampa i proizvodnja |
| Prikaz podataka | Hemijski elementi i koordinate u angstremima | Temena, strane, prilagođena svojstva | Temena, normale, UV teksture | Trouglaste površinske fasete |
| Hemijska povezanost | Izračunava se dinamički na osnovu radijusa veze | Nehemijski | Nehemijski | Nehemijski |
| Animacije trajektorija | Nativna podrška za spojene višestruke frejmove | Nema | Nema | Nema |
Uobičajeni režimi oštećenja i vodič za heksadecimalni oporavak
Greška u programu za pregled molekula: 'Prevremeni kraj fajla prilikom čitanja atoma'.
Osnovni uzrok: Ceo broj atoma naveden u 1. liniji ne podudara se sa stvarnim brojem koordinatnih linija u fajlu.
Oporavak: Ispravite broj atoma u 1. liniji pomoću File2File.app Chemical Converter.
Bezbednosna analiza i vektori napada parsera
XYZ parseri čitaju ASCII zapise broja atoma i tekstualne tokene; moraju biti zaštićeni od prekoračenja bafera na steku.
Poznati vektori napada
- Prekoračenje bafera na steku pri čitanju redova sa atomima u nizove znakova fiksne dužine.
- Prekoračenje celog broja pri alokaciji memorije za atom_count * sizeof(Atom).
- Uskraćivanje usluge zbog lažno navedenog broja atoma od više milijardi.
Najbolje prakse za zaštitu: Pre alokacije bafera za molekularne koordinate proverite da li se broj atoma poklapa sa stvarnim brojem redova u datoteci.
Istorijat i prekretnice
Ključne prednosti
- Apsolutna arhitektonska jednostavnost: 1. linija je broj atoma, 2. linija je komentar, a preostale linije su X Y Z koordinate elemenata.
- XYZ datoteke koordinata koriste se u molekularnom modeliranju i računarskoj hemiji; podrška zavisi od programa.
- Podržava animacije trajektorija sa više frejmova: jednostavno spojite hiljade frejmova da biste kreirali filmove molekularne dinamike.
Tehnička ograničenja i nedostaci
- Nema ugrađenih informacija o hemijskim vezama: programi za vizuelizaciju molekula moraju da ih procene na osnovu međusobnih rastojanja atoma.
- Nedostaju kristalografski parametri jedinične ćelije (vektori rešetke) bez prilagođenih ekstenzija u liniji komentara.
- Nema standardne podrške za parcijalna atomska naelektrisanja ili tipove atoma polja sila.
Zanimljivosti
- Format XYZ nema jedinstvenu zvaničnu specifikaciju, a jedinice koordinata mogu da se razlikuju po varijantama; proverite izvor datoteke i dokumentaciju softvera. Uobičajene molekularne XYZ datoteke koriste angstrem.
- Voda (H2O) se u XYZ fajlu može opisati u samo 5 linija teksta.
- Simulacije molekularne dinamike savijanja proteina često stvaraju XYZ datoteke trajektorija veličine više gigabajta, koje obuhvataju milione vremenskih koraka.
Često postavljana tehnička pitanja
Šta je XYZ fajl?
XYZ fajl je jednostavan tekstualni format koji se koristi u hemiji i fizici za snimanje 3D pozicija atoma u molekulu ili kristalu.
Koji softver otvara XYZ fajlove?
Avogadro, PyMOL, VMD, Jmol, Chemcraft i File2File.app mogu da pregledaju i konvertuju XYZ molekularne modele.
Mogu li da konvertujem XYZ molekul u STL fajl pogodan za 3D štampu?
Da. File2File.app može da generiše molekularne prikaze u vidu kuglica i štapića iz XYZ koordinata i da ih izveze kao STL ili GLB modele pogodne za 3D štampu.