Ett substrat är ett underliggande material eller lager av material på vilket andra material eller processer utförs. Det kan handla om allt från underjordsytor inom jordbruket där växter odlas till lager av kiselhalvledare som används som grund för att bygga elektriska kretsar, och celler eller andra biologiska medier som enzymer verkar på. Termen substrat används ofta inom medicin och mikrochipstillverkning, men det är också vanligt för geologi och andra naturliga processer.
Kiselsubstratet är utan tvekan en av de mest komplexa syntetiska strukturerna som tillverkas i mikrometer- och nanometerskala. Mikrochips och solcellsdesigner använder flera horisontella lager, med ett typiskt mikrochip från 2011 som har flera funktionella substrat, eller fundament för lager ovanför dem. Halvledarmaterialet börjar med ett enhetslager av transistorer, som toppas av ett sammankopplingslager till ett enhetslager ovanför det. Mellan dessa sektioner läggs både isolerings- och metalliseringssubstratskikt, samt bindningsskikt för att hålla hela strukturen samman och funktionell. Forskning om sammanlänkade horisontella och vertikala lager, vilket gör ett tredimensionellt mikrochip i kubform, är nästa steg framåt för att öka minnet och bearbetningshastigheten.
I motsats till kretstillverkning är ett enzymsubstrat redan en naturlig tredimensionell form. Enzymer är proteinmolekyler som fungerar som katalysatorer inom biokemin. Nikotinamidadenindinukleotid (NADH) är ett exempel på ett koenzym av vitamin B3, som fäster sig på ett cellsubstrat i människokroppen. Det aktiva substratstället där det binder förändras sedan av enzymet och denna del av substratet frisätts som en produkt av reaktionen. Eftersom själva enzymet inte förändras under processen, går det sedan vidare till andra platser för att fortsätta möjliggöra viktiga reaktioner, såsom cellandning och energiproduktion i kroppen.
Geologiska processer refererar ofta till substrat som en metod för att bestämma ålder och sammansättning av jordskorpan också. Nedre lager av bergavlagringar, ofta kallade strata, anses vara äldre och innehåller ofta tidiga fossiliserade exempel på liv på jorden, om de avsatts horisontellt och inte vänts av klimateffekter. Liknande forskning utförd genom att undersöka djupa lager i inlandsisar i Antarktis används för att bestämma atmosfärens sammansättning i det avlägsna förflutna genom instängda gaser i issubstrat, såväl som istidsperioder i jordens klimathistoria. Relaterade processer används för att analysera de översta 6 tum (15.24 centimeter) av jordsubstraten för näringsämnen, vattenretention, instängd luft och så vidare för att bestämma jordens bördighet för optimal växttillväxt.