Файл хімічних координат (.xyz)

Де-факто Стандарт

Декартів файл хімічних координат (XYZ): стандарт обчислювальної хімії та молекулярного моделювання, що описує геометрію молекул і моделювання хімічних реакцій за допомогою атомних елементів і просторових координат у 3D.

Винахідник: Minnesota Supercomputer InstituteРік: 1989MIME: chemical/x-xyz

Аналіз та метадані

Операційні системи та аналізатори файлів ідентифікують файли XYZ, перевіряючи початкову послідовність бінарних байтів:

Виберіть або перетягніть файли сюди

Приватно - файли ніколи не залишають ваш пристрій

або вставте Ctrl+V

Гарантія конфіденційності без передавання даних мережею: Жодного байта не передано на зовнішні сервери. Уся обробка відбувалася локально в ізольованому середовищі браузера.

Сигнатура заголовка на байтовому рівні (Magic Bytes)

ШІСТНАДЦЯТКОВА СИГНАТУРА (ЗСУВ 0):

31 2D 39 0A

ПОДАННЯ В ASCII: N\n

Стандартизація: Де-факто стандарт обчислювальної хімії

Технічні характеристики

Архітектура контейнера	Рядок 1: кількість атомів N; рядок 2: коментар або назва; наступні N рядків: символ елемента, потім координати X, Y, Z в ангстремах
Стиснення	Нестиснений звичайний текст
Порядок байтів (Endianness)	Текстовий потік UTF-8 / ASCII
Колірні простори	Умовність забарвлення CPK (вуглець: чорний/сірий, водень: білий, кисень: червоний, азот: синій)
Канали та структура	Положення атомів, типи елементів і необов’язкові кадри анімації молекулярної динаміки
Максимальні розміри	Необмежений простір атомних координат (вимірюється в ангстремах: 10^-10 метра)
Прозорість	Немає
Потокове та прогресивне завантаження	Потокова передача багатокадрових траєкторій: кілька послідовних кадрів для анімації молекулярної динаміки

Технічна матриця порівняння: XYZ проти конкурентів

Технічний атрибут	XYZ (Поточний)	PLY	OBJ	STL
Галузь	Обчислювальна хімія та фізика	Наукове лазерне сканування / Хмари точок	Комп’ютерна графіка 3D загального призначення	3D-друк та виробництво
Представлення даних	Хімічні елементи та координати в ангстремах	Вершини, грані, власні властивості	Вершини, нормалі, UV-текстури	Трикутні поверхневі грані
Хімічні зв’язки	Обчислюється динамічно за радіусами зв’язків	Нехімічне	Нехімічне	Нехімічне
Анімації траєкторій	Вбудована підтримка багатокадрових траєкторій, утворених об’єднанням кадрів	Відсутня	Відсутня	Відсутня

Типові режими пошкодження та посібник з відновлення в шістнадцятковому форматі

Помилка молекулярного візуалізатора: «Передчасний кінець файлу під час читання атомів».

Першопричина: Ціле число кількості атомів у рядку 1 не відповідає фактичній кількості рядків координат у файлі.

Відновлення: Виправте ціле число кількості атомів у рядку 1 за допомогою хімічного конвертера File2File.app.

Аналіз безпеки та векторів атак на парсери

Засоби розбору XYZ зчитують кількість елементів і текстові токени ASCII, які слід захищати від переповнення буфера стека.

Відомі вектори атак

Переповнення буфера стека під час читання рядків атомів у масиви символів фіксованої довжини.
Переповнення цілого числа під час виділення пам'яті atom_count * sizeof(Atom).
Відмова в обслуговуванні (DoS) через створені штучно декларації з мільярдами атомів.

Рекомендації щодо захисту: Перевіряйте кількість атомів за фізичною кількістю рядків файлу перед виділенням буферів молекулярних координат.

Історичне походження та віхи

2000Файли координат XYZ використовують у молекулярному моделюванні та обчислювальній хімії; підтримка залежить від програми.

1995Розширення багатокадрових траєкторій стандартизовано для симуляцій молекулярної динаміки.

1989Створено в Суперкомп'ютерному інституті Міннесоти для пакета молекулярної візуалізації XMol.

Основні переваги

Абсолютна структурна простота: у рядку 1 зазначено кількість атомів, у рядку 2: коментар, а в решті рядків: позначення елементів і координати X Y Z.
Файли координат XYZ використовують у молекулярному моделюванні та обчислювальній хімії; підтримка залежить від програми.
Підтримує багатокадрові анімації траєкторій: просто об'єднайте тисячі кадрів, щоб створити фільми з молекулярної динаміки.

Технічні обмеження та недоліки

Немає вбудованої інформації про хімічні зв’язки: візуалізатори молекул мають визначати їх за відстанями між атомами.
Відсутність кристалографічних параметрів елементарної комірки (ґраткових векторів) без спеціальних розширень рядка коментаря.
Відсутність стандартної підтримки часткових атомних зарядів або типів атомів силових полів.

Цікаві технічні факти

Формат XYZ не має єдиної офіційної специфікації, а одиниці координат можуть відрізнятися залежно від варіанта; перевірте джерело файла й документацію програми. У поширених молекулярних файлах XYZ використовують ангстреми.
Воду (H2O) можна описати у файлі XYZ лише у 5 рядках тексту.
Симуляції молекулярної динаміки згортання білків часто генерують багатогігабайтні файли траєкторій XYZ, що охоплюють мільйони часових кроків.

Поширені технічні запитання

Що таке файл XYZ?

Файл XYZ: це простий формат звичайного тексту, який використовується в хімії та фізиці для запису 3D-положень атомів у молекулі чи кристалі.

Яке програмне забезпечення відкриває файли XYZ?

Avogadro, PyMOL, VMD, Jmol, Chemcraft та File2File.app можуть переглядати та конвертувати молекулярні моделі XYZ.

Чи можна конвертувати молекулу XYZ у файл STL для 3D-друку?

Так. File2File.app може створювати кульково-стрижневі моделі молекул із координат XYZ та експортувати їх у моделі STL або GLB, придатні для 3D-друку.