SciGenEM Visualizer

Як користуватись

SMILES: встав рядок у поле SMILES та натисни Enter.
Або використай Samples, щоб швидко завантажити готовий приклад.
Файли: завантаж або перетягни .cif, .csv, .xyz, .json, .mol, .pdb/.ent або POSCAR/CONTCAR на сторінку.
Для періодичних структур (CIF/POSCAR/JSON) за потреби введи Tiles (наприклад 2x2x1).
Якщо в сцені кілька об’єктів, обери активний у списку Scene і редагуй лише його.

Формати вводу

Нижче описано, що саме очікується від кожного формату і які практичні нюанси важливі саме для TEM‑подібної візуалізації.

SMILES (рядок)

Підходить для молекул та іонних систем.
Топологія (зв’язки) задана у SMILES.
Координати генеруються через RDKit (WASM) у браузері.
Зручний варіант для швидких тестів, порівнянь і демонстрацій.

CIF (.cif / текст)

Підходить для кристалів і періодичних структур (unit cell + координати атомів).
Може містити дробові або декартові координати.
Часто не містить “хімічних” зв’язків — це нормально для кристалічних даних.
За потреби структура повторюється через Tiles (напр., 2x2x1, 3x3x2).

MOL / SDF (.mol / .sdf)

Підходить для малих молекул (органіка, фарм-ліганди), часто з баз даних.
Містить явні зв’язки: якщо вони задані — використовуються як є (guess не застосовується).
Координати можуть бути 2D або 3D; для 2D Z приймається 0 (для DoF це ок).
Найкращий формат, коли треба точно показати топологію зв’язків.

PDB (.pdb / .ent)

Підходить для біомакромолекул і комплексів (білки, ДНК/РНК, ліганди).
Координати читаються з ATOM/HETATM; можливі моделі/altLoc — щоб не було дублювання, береться основний варіант.
Зв’язки часто відсутні: якщо є CONECT — він використовується; інакше зв’язки можуть бути лише допоміжні.
Файли можуть бути великими: якщо повільно — зменш canvas або вимкни важкі ефекти.

POSCAR/CONTCAR (VASP)

Періодичні структури: містить вектори ґратки (cell) і координати атомів (Direct/Cartesian).
Підтримує Tiles: можна повторити комірку (2x2x1, 3x3x2) щоб побачити більший фрагмент кристалу.
Зв’язки зазвичай не задані — у візуалізаторі це допоміжний шар для читабельності.
Зручний формат для матеріалів/симуляцій; часто йде поруч із CIF.

XYZ (.xyz)

Простий список атомів у декартових координатах (зазвичай у Å); добре для молекул, кластерів, фрагментів.
Не містить зв’язків: за потреби “Зв’язки” працюють як приблизний допоміжний шар.
Не містить комірки: Tiles не застосовується.
Зручний як універсальний обмінний формат між програмами та симуляціями.

JSON (.json)

Обмінний формат: може містити atoms, bonds і/або cell (комірку).
Якщо є cell — це періодична структура і працює Tiles; якщо cell немає — це “молекулярний” режим.
Якщо bonds задані — вони використовуються як є; якщо ні — зв’язки можуть бути допоміжні.
Зручно для збереження/відтворення сцен і сумісності між різними джерелами даних.

CSV (.csv)

Табличний список атомів (наприклад колонки element/sym + x,y,z).
Потрібні принаймні елемент і координати; зайві колонки ігноруються.
Зв’язки/комірка не задаються: Tiles не застосовується; “Зв’язки” — допоміжна візуалізація.
Корисно для власних даних з Excel/Google Sheets або зі скриптів.

Нотатка: у структурних форматах (особливо CIF) зв’язки можуть бути відсутні або не збігатися з “молекульним” уявленням. У цьому симуляторі зв’язки — допоміжний шар візуалізації, а не “істина” хімії.

Пояснення елементів керування

Регулятори змінюють вигляд TEM‑подібного зображення (контраст, фон, шум, розфокус), але не “переписують” саму структуру.

Переміщення/обертання

↑ ↓ ← → — панорамування (зсув) в’юхи по площині кадру.
⟲ / ⟳ — обертання “столика” (в’юхи) навколо центру сцени.
Reset — скидання позиції/обертання у базовий стан.
⨀ у Move скидає позицію об’єкта, ⨀ у Rotate скидає його обертання.
Кнопки Z− / Z+ рухають активний об’єкт уздовж осі Z сцени.

Перемикачі

Інверсія (cb-invert): Інвертує яскравості: темне стає світлим і навпаки.
Шум (cb-noise): Вмикає додавання шуму детектора. Сила задається слайдером “Шум (σ)”.
Зв’язки (cb-bonds): Показує/ховає зв’язки між атомами. У CIF зв’язків може не бути.
Ховати передні шари при розфокусі (cb-hidefront): Допоміжний режим для DoF: може ховати те, що “перед” фокусом, щоб шари менше перекривалися.
Масштаб (cb-scale): Показує/ховає масштабну лінійку (якщо вона ввімкнена у рендері).

Слайдери

Å/pix (rng-zoom): Зум у фізичних одиницях. Менше — наблизити, більше — віддалити.
Контраст (rng-contrast): Підсилює різницю між темними й світлими ділянками.
Розмиття (σ) (rng-blur): Загальне після-розмиття фінального зображення.
Фон (0–255) (rng-bg): Сірість фону: 0 — чорний, 127 — нейтральний, 255 — білий.
Шум (σ) (rng-noise): Сила шуму. Має сенс, якщо ввімкнений перемикач “Шум”.
Фокус Z (норм.) (rng-focus): Положення фокусу по глибині (нормалізовано). Використовується разом із DoF.
Розфокус (Å⁻¹) (rng-dof): Сила різного розмиття шарів по глибині.
Ширина дуги (px) (rng-bwidth): Візуальна ширина “перешийків/дуг” зв’язків.
Висота дуги (rng-bamp): Амплітуда “хвилі” зв’язку (стилізація зв’язків).

Поля вводу та кнопки

Підлога/Стеля яскравості (tb-clip-lo / tb-clip-hi): Обрізання діапазону яскравості після рендера.
Tiles (tb-tiles): Повторення комірки для періодичних структур: 2x2x1, 3x3x2 тощо.
SMILES (tb-smiles): Рядок SMILES. Enter запускає перебудову та рендер.
Завантажити файл (file-input): Локальне завантаження/перетягування файлів (.cif, .poscar, .json, .xyz, .mol, .pdb/.ent, .csv). Файл не відправляється на сервер.
Ширина/Висота (tb-w / tb-h): Розмір canvas. Впливає на детальність та швидкість.
Експортувати PNG (btn-export): Зберігає поточне зображення в PNG.
lbl-title: Назва/ідентифікація поточного об’єкта (якщо є в даних).

Сцена та робота з кількома об’єктами

Кожен завантажений файл або SMILES додається як окремий об’єкт сцени.
У панелі Scene можна перемикати активний об’єкт, вмикати/вимикати його видимість і видаляти непотрібні елементи.
Лічильник Scene показує, скільки об’єктів зараз реально беруть участь у рендері.
Кнопка Reset edits: object скидає лише активний об’єкт, а Reset edits: all — усі об’єкти сцени.

Редагування активного об’єкта

Блок Move змінює положення активного об’єкта по X, Y та Z у глобальній сцені.
Блок Rotate обертає активний об’єкт навколо осей X, Y і Z незалежно від інших об’єктів.
Під кнопками показуються поточні числові значення зсуву та кутів обертання.
У Additional object edit доступний Z-clip: можна обрізати активний об’єкт за глобальною віссю Z після повороту та зсуву.
Z-clip має незалежні межі min/max і окрему кнопку Reset clip.

Режими TEM / STM / AFM

TEM — проєкційний режим: внесок атомів накопичується по товщині зразка.
STM — поверхневий режим: працює як верхньошаровий сигнал, без DoF і без зв’язків.
AFM — також поверхневий режим; замість TEM-логіки тут важливі рельєф і параметр Tip sharpness.
Scanlines з’являються тільки у STM, а Tip sharpness — тільки в AFM.

Експорт і запис

Export PNG зберігає поточний кадр canvas у вигляді растрового зображення.
Export XYZ вивантажує один XYZ-файл для всіх видимих об’єктів після застосування їхніх pos/rot/Z-clip.
GIF tools дозволяють почати запис, зупинити його та зберегти готовий GIF-файл.
Поля Width/Height змінюють розмір canvas і впливають як на швидкість, так і на рівень деталізації.

Додаткові налаштування

Additional settings містить Background, параметри зв’язків і clipping яскравості floor/ceiling.
Element overrides дозволяє окремо задавати Size× і Darkness× для кожного елемента.
У таблиці overrides є прев’ю атома з поточними глобальними ефектами.
Export config / Import config зберігає і відновлює JSON-конфіг overrides.

Приклади

SMILES — 10 слотів

Встав у поле SMILES та натисни Enter.

Cn1cnc2n(C)c(=O)n(C)c(=O)c12

c1ccccc1

n1ccccc1

C[C@H](O)C(=O)O

O=S(=O)(O)O

ClC(Cl)Cl

C#N

OP(=O)(O)O

[Na+].[O-]C(=O)C(=O)[O-].[Na+]

CC(C)CCCC(C)C1CCC2C1(CCC3C2CC=C4C3(CCC(C4)O)C)C

Файли прикладів

Натисни на посилання, щоб завантажити файл, а потім закинь його у візуалізатор (Upload або drag&drop).

Рівні: 1) Samples у випадаючому списку — швидкі демо. 2) Ці файли‑приклади — “мікробібліотека”, щоб одразу мати більше даних. 3) Зовнішні бази (Materials Project, COD, PDB тощо) — для пошуку будь‑яких структур.

CIF (кристали)

POSCAR

JSON

PDB

MOL

XYZ

Діагностика

Порожнє зображення: перевір SMILES/файл, зменш Å/pix (наблизь), підніми контраст.
Занадто темно/світло: підкоригуй фон і контраст, за потреби clip lo/hi.
Дивні зв’язки у CIF: у CIF зв’язків часто немає; зв’язки тут можуть бути допоміжні.
Підвисання: зменш canvas, зменш tiles, вимкни DoF/зв’язки/шум або “віддалися” (збільш Å/pix).
Якщо об’єкт “зник” у сцені — перевір його visibility, позицію по Z та межі Z-clip.

Бібліотеки файлів (де брати структури)

Матеріали та кристали (CIF / POSCAR)

Materials Project — велика база матеріалів (експорт структур, розрахункові дані).
Materials Cloud — архів структур і розрахунків, багато даних для завантаження.
Crystallography Open Database (COD) — відкрита база CIF-структур.
AFLOWlib — база матеріалів та інструменти, часто доступні структурні файли.
OQMD — база матеріалів (для багатьох записів доступний POSCAR).

Малі молекули (SMILES / MOL / SDF / XYZ)

PubChem — SMILES, SDF та довідкова інформація.
ChEMBL — біоактивні сполуки, експорти структур.
ZINC / CartBlanche — великі набори молекул (SMILES/SDF тощо).
NCI/CADD Chemical Identifier Resolver (CACTUS) — може віддати структуру у XYZ (та інших форматах) за назвою/SMILES/InChIKey; зручно для швидких XYZ‑файлів.
ChemSpider — пошук і довідкова база сполук; зручно знаходити структури/ідентифікатори і переходити до джерел.
WebQC Molecular Formats Converter — онлайн‑конвертер форматів (SMILES/MOL/SDF/XYZ та інші); швидко перетворює структуру у потрібний файл.

Біоструктури (PDB / mmCIF)

RCSB Protein Data Bank (PDB) — PDB/mmCIF для білків, ДНК/РНК, комплексів.

Довідка та референси

Бібліотеки

RDKit — бібліотека хемінформатики (у проєкті використовується WASM-збірка).

Специфікації форматів

IUCr CIF — офіційна інформація про формат CIF.
wwPDB file formats — документація PDB/mmCIF.

Референс-візуалізатори

Нотатка: проєкт імітує TEM‑подібний вигляд для навчальної/демонстраційної візуалізації і не є повноцінним multislice‑моделюванням.

SciGenEM Візуалізатор — Інструкція