Vad är ett underlag?

Ett underlag är ett underliggande material eller ett lager av material på vilket andra material eller processer utförs. Det kan involvera allt från underlagsytor i jordbruket där växter odlas till lager av kiselhalvledare som används som grund för att bygga elektriska kretsar, och celler eller andra biologiska medier på vilka enzymer verkar. Termen substrat används ofta inom medicin och mikrochiptillverkning, men det är också vanligt för geologi och andra naturliga processer.

Kiselsubstratet är utan tvekan ett av de mest komplexa syntetiska strukturerna tillverkade på en mikrometer- och nanometerskala. Mikrochip- och solcellsdesign använder flera horisontella skikt, med ett typiskt mikrochip från och med 2011 med flera funktionella underlag, eller fundament för lager ovanför dem. Halvledarmaterialet börjar med ett anordningskikt av transistorer, som toppas av ett sammankopplingsskikt till ett anordningskikt ovanför. Mellan dessa sektioner läggs både isolerings- och metalliseringssubstratskikt, såväl som fogskikt för att hålla hela strukturen ihop och fungera. Forskning om sammanlänkade horisontella och vertikala lager, som gör en tredimensionell mikrochip i kubform, är nästa steg framåt för att öka minnet och bearbetningshastigheten.

Till skillnad från kretstillverkning är ett enzymsubstrat redan en naturlig tredimensionell form. Enzymer är proteinmolekyler som fungerar som katalysatorer i biokemi. Nikotinamid adenindinukleotid (NADH) är ett exempel på ett koenzym av vitamin B3, som fäster sig vid ett cellsubstrat i människokroppen. Det aktiva substratstället där det binder ändras sedan av enzymet och detta avsnitt av substratet frisätts som en produkt från reaktionen. Eftersom själva enzymet inte förändras i processen, flyttar det sedan till andra platser för att fortsätta möjliggöra väsentliga reaktioner, såsom cellandning och energiproduktion i kroppen.

Geologiska processer hänvisar ofta till underlag som en metod för att bestämma ålder och sammansättning av jordskorpan också. Nedre lager av bergavlagringar, ofta kallad skikt, betraktas som äldre och innehåller ofta tidiga fossiliserade exempel på liv på jorden, om de deponerades horisontellt och inte vändes av klimateffekter. Liknande forskning som bedrivs genom att undersöka djupa lager i islager i Antarktis används för att bestämma atmosfärens smink i det avlägsna förflutet genom fångade gaser i isunderlag, samt istid i jordens klimat. Relaterade processer används för att analysera 15,24 centimeter av jordunderlag för näringsämnen, vattenhållning, fångad luft och så vidare för att bestämma jordens fruktbarhet för optimal grödor.