XYZ
化学体系结构的 XYZ 文件 — 由 MolStar 可直接读取的轻量级分子坐标格式
概述
XYZ 是一种非常常用的记录化学体系结构的文件格式，其定义极其简单，广受欢迎。
- 文件类型：纯文本（可用任意文本编辑器打开）
- 主要用途：存储分子/材料的原子坐标
- 坐标单位：埃（Å）
- 兼容性：可直接被 MolStar、VMD、PyMOL、Avogadro 等主流分子可视化工具读取
单帧 XYZ 文件格式
格式规范
| 行号 | 内容 | 说明 |
|---|---|---|
| 第 1 行 | 整数 N | 原子总数 |
| 第 2 行 | 字符串 | 标题/注释行（内容随意） |
| 第 3 ~ N+2 行 | 元素名 X Y Z | 每个原子的元素符号及三维直角坐标 |
示例：水分子
以下是一个典型的 .xyz 文件，记录了一个 水分子（H₂O） 的结构：
txt
3
Generated by Multiwfn
O -0.00000000 -0.00000000 0.11930801
H 0.00000000 0.75895306 -0.47723204
H -0.00000000 -0.75895306 -0.47723204字段说明
txt
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 3 ← 原子数 │
│ Generated by Multiwfn ← 标题行（任意文本） │
│ O -0.00000000 -0.00000000 0.11930801 ← O 原子坐标 │
│ H 0.00000000 0.75895306 -0.47723204 ← H 原子坐标 │
│ H -0.00000000 -0.75895306 -0.47723204 ← H 原子坐标 │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘| 字段 | 含义 | 示例值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 元素名 | 原子元素符号（大写开头） | O、H | — |
| X | X 轴坐标 | -0.00000000 | Å |
| Y | Y 轴坐标 | -0.00000000 | Å |
| Z | Z 轴坐标 | 0.11930801 | Å |
XYZ 轨迹文件（多帧）
XYZ 格式天然支持 多帧连续写入，形成分子动力学轨迹文件。每一帧都遵循相同的「原子数 → 标题 → 坐标块」结构，依次排列即可。
格式规范
[帧 1: 原子数 + 标题 + N 行坐标]
[帧 2: 原子数 + 标题 + N 行坐标]
[帧 3: 原子数 + 标题 + N 行坐标]
...⚠️ 注意：轨迹文件中每一帧的原子数必须相同，原子顺序也建议保持一致，否则可视化时会出现"原子跳变"的伪影。
示例：5 帧水分子轨迹
以下文件可解析为 5 帧 轨迹数据，坐标单位仍为 埃（Å）：
txt
3
Frame 1 - Generated by Multiwfn
O -0.00000000 -0.00000000 0.11930801
H 0.00000000 0.75895306 -0.47723204
H -0.00000000 -0.75895306 -0.47723204
3
Frame 2 - Generated by Multiwfn
O -0.00000000 -0.00000000 0.11930801
H 0.00000000 0.75895306 -0.47723204
H -0.00000000 -0.75895306 -0.47723204
3
Frame 3 - Generated by Multiwfn
O -0.00000000 -0.00000000 0.11930801
H 0.00000000 0.75895306 -0.47723204
H -0.00000000 -0.75895306 -0.47723204
3
Frame 4 - Generated by Multiwfn
O -0.00000000 -0.00000000 0.11930801
H 0.00000000 0.75895306 -0.47723204
H -0.00000000 -0.75895306 -0.47723204
3
Frame 5 - Generated by Multiwfn
O -0.00000000 -0.00000000 0.11930801
H 0.00000000 0.75895306 -0.47723204
H -0.00000000 -0.75895306 -0.47723204轨迹文件结构示意
┌─────────────────────────────────────────┐
│ Frame 1 ╠══ N + 标题 + 坐标块 │
├─────────────────────────────────────────┤
│ Frame 2 ╠══ N + 标题 + 坐标块 │
├─────────────────────────────────────────┤
│ Frame 3 ╠══ N + 标题 + 坐标块 │
├─────────────────────────────────────────┤
│ Frame 4 ╠══ N + 标题 + 坐标块 │
├─────────────────────────────────────────┤
│ Frame 5 ╠══ N + 标题 + 坐标块 │
└─────────────────────────────────────────┘
↑ 每帧结构完全相同，仅坐标不同快速参考速查表
| 属性 | 说明 |
|---|---|
| 文件扩展名 | .xyz |
| 文件类型 | 纯文本 |
| 坐标单位 | 埃（Å） |
| 坐标体系 | 三维直角坐标系 |
| 原子数限制 | 无（受内存限制） |
| 多帧支持 | ✅ 天然支持（轨迹） |
| 电荷/力常数 | ❌ 不包含（需扩展格式） |
| 键连信息 | ❌ 不包含（通常自动推断） |
| 速度信息 | ❌ 不包含 |
| MolStar 兼容 | ✅ 直接读取 |