Substratstrukturen

Substratstrukturen bezeichnen die Architektur des Substrats, also des zugrundeliegenden Materials oder der Oberfläche, auf der Prozesse stattfinden oder mit der Systeme interagieren. Sie umfasst Merkmale wie Mineralzusammensetzung, Kristallstruktur, Porenraum, Rauheit, Textur sowie topografische Merkmale und deren räumliche Anordnung.

In der Geologie und Bodenkunde bezieht sich der Begriff oft auf den Untergrund, der Böden, Wasserläufe oder Bauwerke trägt. Wichtige Strukturelemente sind Gesteinsgefüge, Schichtabfolgen, Klüfte und Falten, deren Ausprägung Stabilität, Durchlässigkeit und Erosionsverhalten beeinflusst.

Im Bereich der Materialwissenschaften und Oberflächenchemie spielen Substratstrukturen eine zentrale Rolle für Adhäsion, Wachstumsverhalten dünner Filme und elektronische Eigenschaften. Zu ihnen zählen Kristallorientierung, Oberflächenrauheit, Schritt- und Kantenstrukturen sowie Defekte und Grenzflächen.

Auch in der Ökologie und Biologie prägt die Substratstruktur die Besiedlung durch Mikroorganismen, Pflanzen und Tiere. Mikro- und Makrogeometrie, Rauheit und chemische Eigenschaften der Oberfläche beeinflussen Haftung, Nährstoffverfügbarkeit und Lebensräume.

Zur Bestimmung und Charakterisierung werden Mikroskopie (optisch, Rasterelektronenmikroskopie), Rasterkraftmikroskopie, Röntgendiffraktion, BET-Porosimetrie sowie Profilometrie eingesetzt. Typische Kenngrößen sind Rauheit (Ra), Porosität, Kristallorientierung und Porengeometrie, die das Verhalten von Substratstrukturen bestimmen.