O que é um substrato?
Um substrato é um material subjacente ou camada de material sobre a qual outros materiais ou processos são realizados. Pode envolver qualquer coisa, desde superfícies de subsolo na agricultura, nas quais as plantas são cultivadas, até camadas de semicondutor de silício usadas como base para a construção de circuitos elétricos e células ou outros meios biológicos nos quais as enzimas atuam. O termo substrato é freqüentemente usado na medicina e na fabricação de microchips, mas também é comum à geologia e outros processos naturais.
O substrato de silício é, sem dúvida, uma das estruturas sintéticas mais complexas fabricadas em escala micrométrica e nanométrica. Os projetos de microchips e células solares utilizam várias camadas horizontais, com um microchip típico a partir de 2011 com vários substratos funcionais ou bases para camadas acima deles. O material semicondutor começa com uma camada de dispositivo de transistores, que é coberta por uma camada de interconexão a uma camada de dispositivo acima dela. Entre essas seções, são adicionadas camadas de substrato de isolamento e metalização, bem como camadas de ligação para manter toda a estrutura unida e funcional. A pesquisa em camadas horizontais e verticais interligadas, produzindo um microchip tridimensional em forma de cubo, é o próximo passo à frente no aumento da memória e da velocidade de processamento.
Em contraste com a fabricação de circuitos, um substrato enzimático já é uma forma tridimensional natural. As enzimas são moléculas de proteína que atuam como catalisadores na bioquímica. O dinucleotídeo de nicotinamida e adenina (NADH) é um exemplo de uma coenzima da vitamina B3, que se liga a um substrato celular no corpo humano. O local ativo do substrato onde ele se liga é então alterado pela enzima e essa seção do substrato é liberada como um produto da reação. Como a própria enzima não é alterada no processo, ela passa para outros locais para continuar permitindo reações essenciais, como respiração celular e produção de energia no corpo.
Os processos geológicos geralmente se referem aos substratos como um método para determinar a idade e a composição da crosta terrestre também. Camadas mais baixas de depósitos rochosos, geralmente chamados de estratos, são consideradas mais antigas e geralmente contêm exemplos fossilizados da vida na Terra, se fossem depositados horizontalmente e não revertidos pelos efeitos climáticos. Pesquisas semelhantes conduzidas pelo exame de camadas profundas em camadas de gelo na Antártica são usadas para determinar a composição da atmosfera no passado distante através de gases presos em substratos de gelo, bem como períodos da era do gelo na história do clima da Terra. Os processos relacionados são usados na análise dos 6,2 polegadas (15,24 centímetros) de substratos do solo em busca de nutrientes, retenção de água, ar retido e assim por diante para determinar a fertilidade do solo para o crescimento ideal da colheita.