Un sustrato es un material subyacente o una capa de material sobre el que se llevan a cabo otros materiales o procesos. Puede involucrar cualquier cosa, desde superficies del subsuelo en la agricultura sobre las que se cultivan plantas hasta capas de semiconductores de silicio que se utilizan 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 cimientos para las capas por encima de ellos. El material semiconductor comienza con una capa de dispositivo de transistores, que está coronada 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 la estructura completa unida y funcional. La investigación de capas horizontales y verticales interconectadas, creando un microchip tridimensional en forma de cubo, es el siguiente paso adelante en el aumento de la memoria y la velocidad de procesamiento.
A diferencia de la fabricación de circuitos, un sustrato enzimático ya tiene una forma tridimensional natural. Las enzimas son moléculas de proteínas que actúan como catalizadores en bioquímica. El dinucleótido de nicotinamida y 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 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 también se refieren a los sustratos como un método para determinar la edad y composición de la corteza terrestre. Las capas inferiores de depósitos de roca, a menudo denominadas estratos, se consideran más antiguas y, a menudo, contienen ejemplos tempranos fosilizados de vida en la Tierra, si se depositaron horizontalmente y no se volcaron por los efectos del clima. Una investigación similar realizada mediante el examen de capas profundas en 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 períodos de la edad de hielo en la historia del clima de la Tierra. Los procesos relacionados se utilizan para analizar las 6 pulgadas (15.24 centímetros) superiores de sustratos del suelo en busca de nutrientes, retención de agua, aire atrapado, etc., para determinar la fertilidad del suelo para un crecimiento óptimo de los cultivos.