¿Qué es un sustrato?
Un sustrato es un material subyacente o capa de material sobre el cual se llevan a cabo otros materiales o procesos. Puede involucrar cualquier cosa, desde las superficies del subsuelo en la agricultura sobre la cual se cultivan las plantas hasta capas de semiconductores de silicio utilizados como base para construir circuitos eléctricos y células u otros medios biológicos sobre los que actúan las enzimas. El término sustrato se usa a menudo en medicina y fabricación de microchips, pero también es común en geología y otros procesos naturales.
El sustrato de silicio es, sin duda, una de las estructuras sintéticas más complejas fabricadas a escala micrométrica y nanométrica. Los diseños de microchip y células solares utilizan múltiples capas horizontales, con un microchip típico a partir de 2011 que tiene varios sustratos funcionales, o bases para capas por encima de ellos. El material semiconductor comienza con una capa de dispositivo de transistores, que está rematada por una capa de interconexión a una capa de dispositivo por encima de ella. Entre estas secciones, se agregan capas de sustrato de aislamiento y metalización, así como capas de unión para mantener toda la estructura unida y funcional. La investigación en capas horizontales y verticales interconectadas, haciendo un microchip tridimensional en forma de cubo, es el siguiente paso adelante para aumentar la memoria y la velocidad de procesamiento.
A diferencia de la fabricación de circuitos, un sustrato enzimático ya es una forma tridimensional natural. Las enzimas son moléculas de proteínas que actúan como catalizadores en bioquímica. El dinucleótido de nicotinamida adenina (NADH) es un ejemplo de una coenzima de la vitamina B3, que se adhiere a un sustrato celular en el cuerpo humano. El sitio del sustrato activo donde se une es luego alterado por la enzima y esta sección del sustrato se libera como producto de la reacción. Dado que la enzima en sí misma no cambia en el proceso, luego se traslada a otros lugares para continuar permitiendo reacciones esenciales, como la respiración celular y la producción de energía en el cuerpo.
Los procesos geológicos a menudo se refieren a los sustratos como un método para determinar la edad y la composición de la corteza terrestre también. Las capas inferiores de depósitos de rocas, a menudo denominadas estratos, se consideran más antiguas y a menudo contienen ejemplos de vida fosilizados en la Tierra, si se depositaran horizontalmente y no se volcaran por los efectos climáticos. Una investigación similar realizada al examinar capas profundas en las capas de hielo en la Antártida se utiliza para determinar la composición de la atmósfera en el pasado distante a través de gases atrapados en sustratos de hielo, así como los períodos de la edad de hielo en la historia del clima de la Tierra. Los procesos relacionados se utilizan para analizar las 6 pulgadas superiores (15,24 centímetros) de sustratos del suelo en busca de nutrientes, retención de agua, aire atrapado, etc. para determinar la fertilidad del suelo para un crecimiento óptimo del cultivo.