সাবস্ট্রেট (রসায়ন)

রসায়নে সাবস্ট্রেট হলো একটি রাসায়নিক বিক্রিয়াতে দেখা যায় এমন রাসায়নিক প্রকার, যা কোনও উৎপাদ উৎপন্ন করতে বিকারকের সাথে বিক্রিয়া দেখায়। এটি এমন পৃষ্ঠকেও নির্দেশ করতে পারে যেখানে অন্যান্য রাসায়নিক বিক্রিয়া সম্পাদিত হয় বা বিভিন্ন বর্ণালি এবং মাইক্রোস্কোপিক কৌশলে সহায়ক হিসেবে ভূমিকা পালন করে। ^[1] সিন্থেটিক এবং জৈব রসায়নে সাবস্ট্রেট হলো সেই রাসায়নিক পদার্থ যা পরিবর্তিত হচ্ছে। জৈব রসায়নে এনজাইম সাবস্ট্রেট হলো সেই উপাদান যার উপরে এনজাইম কাজ করে। লা শাতেলিয়ার নীতির ক্ষেত্রে সাবস্ট্রেট হলো সেই বিকারক যার ঘনত্ব পরিবর্তিত হয়। শব্দটি স্তরটি অত্যন্ত প্রাসঙ্গিক-নির্ভর।

স্বতঃস্ফূর্ত বিক্রিয়া ${\displaystyle {\ce {S -> P}}}$ যেখানে S হলো সাবস্ট্রেট এবং P হলো উৎপাদ

প্রভাবক সহকারে বিক্রিয়া ${\displaystyle {\ce {{S}+ C -> {P}+ C}}}$ যেখানে S হলো সাবস্ট্রেট, P হলো উৎপাদ এবং C হলো প্রভাবক

মাইক্রোস্কোপি

সর্বাধিক প্রচলিত তিনটি ন্যানো-স্কেল মাইক্রোস্কোপি কৌশল অ্যাটমিক ফোর্স মাইক্রোস্কোপি (এএফএম), স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপি (এসটিএম), এবং ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপিতে (টিএম) নমুনা মাউন্ট করার জন্য একটি সাবস্ট্রেটের প্রয়োজন হয়। সাবস্ট্রেটগুলি প্রায়শই পাতলা এবং এদের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য অপেক্ষাকৃত কম এবং ত্রুটিমুক্ত থাকে। ^[2] উৎপাদনে সহজ এবং মাইক্রোস্কোপি ডেটাতে হস্তক্ষেপ না থাকার কারনে সাধারণত রৌপ্য, সোনা বা সিলিকনের ওয়েফার ব্যবহার করা হয়। নমুনাগুলি সাবস্ট্রেটের সূক্ষ্ম স্তরগুলিতে জমা হয় যেখানে এটি নির্ভরযোগ্য বেধ এবং দৃঢ়তার অবলম্বন হিসাবে কাজ করতে পারে ^[1][3]। এই ধরনের মাইক্রোস্কোপিগুলোর জন্য সাবস্ট্রেটের মসৃণতা বিশেষত গুরুত্বপূর্ণ কারণ তারা নমুনা উচ্চতায় খুব ছোট পরিবর্তনের ক্ষেত্রেও সংবেদনশীল।

বিভিন্ন ক্ষেত্রে বিস্তৃত নমুনা সমন্বয়ের জন্য নির্দিষ্ট ক্ষেত্রবিশেষে অন্যান্য বিভিন্ন সাবস্ট্রেট ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ গ্রাফাইট ফ্লেকের এএফএমের জন্য তাপীয়ভাবে অন্তরক সাবস্ট্রেটের প্রয়োজন হয় ^[4] এবং টিইএমের জন্য পরিবাহী সাবস্ট্রেট আবশ্যক। কিছু কিছু ক্ষেত্রে সাবস্ট্রেট শব্দটি নমুনাটিকে রাখার দৃঢ় অবলম্বনকে না বুঝিয়ে মূলত নমুনাটিকেই বোঝাতে ব্যবহার করা হয়ে থাকে।

স্পেকট্রোস্কপি

বিভিন্ন স্পেকট্রোস্কোপিক কৌশলগুলিতেও চূর্ণ বিচ্ছুরণের মতো সাবস্ট্রেটে মাউন্ট করার জন্য নমুনার প্রয়োজন হয়। এই ধরনের বিচ্ছুরন, যার মধ্যে স্ফটিকের গঠন অনুমান করার জন্য গুঁড়া নমুনাগুলিতে উচ্চ-শক্তিসম্পন্ন রঞ্জন রশ্মি প্রায়শই একটি অনিয়তাকার সাবস্ট্রেটের সাথে সঞ্চালিত করা হয় যাতে এটি ফলাফলের তথ্য সংগ্রহের সাথে হস্তক্ষেপ করে না। সাশ্রয়ী এবং রঞ্জন রশ্মি থেকে তথ্য সংগ্রহে তুলনামূলকভাবে অল্প হস্তক্ষেপের কারণে সাবস্ট্রেট হিসেবে সাধারণত সিলিকন ব্যবহৃত হয়। ^[5]

একক স্ফটিক সাবস্ট্রেটগুলি চূর্ণ বিচ্ছুরনে কার্যকর কারণ তারা আগ্রহের নমুনা থেকে পার্থক্যসূচক অপবর্তন প্যাটার্ন প্রদর্শন করে। ^[6]

পারমাণবিক স্তর জমা

পারমাণবিক স্তর বিন্যাসে সাবস্ট্রেট একটি প্রাথমিক পৃষ্ঠ হিসাবে কাজ করে যার উপর বিকারকগুলো সঠিকভাবে রাসায়নিক কাঠামো তৈরি করতে পারে ^[7][8]। আশানুরূপ বিক্রিয়ার উপর নির্ভর করে বিভিন্ন সাবস্ট্রেট ব্যবহার করা হয় তবে তারা বিকারককে সাবস্ট্রেটের সাথে আটকে থাকার জন্য আকর্ষণের মাধ্যমে বেধে রাখে।

সাবস্ট্রেটটি ক্রমাগতভাবে বিভিন্ন বিকারকে উন্মুক্ত হয় এবং অতিরিক্ত বিকারক অপসারণের জন্য ধুয়ে ফেলে। এই কৌশলে একটি সাবস্ট্রেট সঙ্কটাবস্থায় থাকে কারণ প্রথম স্তরটিকে এমনভাবে আবদ্ধ করার জন্য জায়গাটির প্রয়োজন হয় যেন দ্বিতীয় বা তৃতীয় সেটের বিকারকের সংস্পর্শে এলে তা হারিয়ে না যায়।

প্রাণরসায়ন

জৈব রসায়নে সাবস্ট্রেট এমন অণু যার উপর উৎসেচক কাজ করে। উৎসেচকগুলি সাবস্ট্রেটের সাথে জড়িত রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির অনুঘটন করে। একক সাবস্ট্রেটের ক্ষেত্রে উৎসেচকের সক্রিয় সাইটের সাথে সাবস্ট্রেট বন্ধন গঠন করে এবং একটি এনজাইম-সাবস্ট্রেট কমপ্লেক্স গঠিত হয়। সাবস্ট্রেটটি এক বা একাধিক উৎপাদে রূপান্তরিত হয়, যা সক্রিয় সাইট থেকে বেরিয়ে আসে। সক্রিয় সাইটটি তখন অবাধে অন্য একটি সাবস্ট্রেট অণু গ্রহণ করতে পারে। একাধিক সাবস্ট্রেটের ক্ষেত্রে, উৎপাদ তৈরি করতে একত্রে বিক্রিয়া করার আগে এগুলি সক্রিয় সাইটে কোনও একটি নির্দিষ্ট ক্রমে আবদ্ধ হয়। উৎসেচকের মাধ্যমে কাজ করার সময় এটি কোনও রঙিন উৎপাদ উৎপন্ন করলে সাবস্ট্রেটটিকে 'ক্রোমোজেনিক' বলে। হিস্টোলজিকাল উৎসেচক স্থানীয়করণ অধ্যয়নে জৈবিক টিস্যুর পাতলা বিভাগগুলিতে উৎসেচকের ক্রিয়ায় উৎপন্ন রঙিন উৎপাদটি মাইক্রোস্কোপের মাধ্যমে দেখা যায়। একইভাবে, কোনও উৎসেচক দ্বারা কাজ করার সময় কোনও প্রতিপ্রভা সৃষ্টিকারী উৎপাদ উৎপন্ন হলে সাবস্ট্রেটটিকে 'ফ্লোরোজেনিক' বলা হয়।

উদাহরণস্বরূপ, দই উৎপাদন (রেনেটের জমাট বাধা) একটি বিক্রিয়া যা দুধে রেনিন এনজাইম যুক্ত করার পরে ঘটে। এই বিক্রিয়াতে সাবস্ট্রেট হলো দুধের প্রোটিন (যেমন, কেসিন ) এবং এনজাইমটি হলো রেনিন হয়। উৎপাদ হিসেবে বৃহৎ পেপটাইড সাবস্ট্রেটের বিভাজন দ্বারা গঠিত দুটি পলিপেপটাইড পাওয়া যায়। আরেকটি উদাহরণ হলো এনজাইম ক্যাটালেস দ্বারা পরিচালিত হাইড্রোজেন পারক্সাইডের রাসায়নিক পচন। এনজাইম যেহেতু একধরনের অনুঘটক, তারা তাদের সংঘটিত বিক্রিয়া দ্বারা পরিবর্তিত হয় না। তবে সাবস্ট্রেট(গুলো) উৎপাদে রূপান্তরিত হয়। এখানে হাইড্রোজেন পারক্সাইড পানি এবং অক্সিজেন গ্যাসে রূপান্তরিত হয়।

${\displaystyle {\ce {{E}+ S <=> ES -> EP <=> {E}+ P}}}$

• এখানে E এনজাইম, S সাবস্ট্রেট এবং P উৎপাদ

আরও দেখুন

• রাসায়নিক বিক্রিয়া
  • সাবস্ট্রেট
  • বিকারক
  • প্রভাবক
  • এনজাইম
  • উৎপাদ
• লিমিটিং বিকারক
• দ্রাবক

তথ্যসূত্র

1. "Substrates for AFM, STM"। www.emsdiasum.com। সংগ্রহের তারিখ ২০১৯-১২-০১।
2. Hornyak, G. L.; Peschel, St. (১৯৯৮-০৪-০১)। "TEM, STM and AFM as tools to study clusters and colloids": 183–190। আইএসএসএন 0968-4328। ডিওআই:10.1016/S0968-4328(97)00058-9।
3. "Silicon Wafers for AFM, STM"। www.emsdiasum.com। সংগ্রহের তারিখ ২০১৯-১২-০১।
4. Zhang, Hang; Huang, Junxiang (২০১৮-০১-০১)। "Atomic force microscopy for two-dimensional materials: A tutorial review"। Optoelectronics and Photonics Based on Two-dimensional Materials: 3–17। আইএসএসএন 0030-4018। ডিওআই:10.1016/j.optcom.2017.05.015।
5. "Specimen Holders - X-ray Diffraction"। Bruker.com (ইংরেজি ভাষায়)। সংগ্রহের তারিখ ২০১৯-১২-০১।
6. Clark, Christine M.; Dutrow, Barbara L.। "Single-crystal X-ray Diffraction"। Geochemical Instrumentation and Analysis (ইংরেজি ভাষায়)।
7. Detavernier, Christophe; Dendooven, Jolien (২০১১-১০-১৭)। "Tailoring nanoporous materials by atomic layer deposition" (ইংরেজি ভাষায়): 5242–5253। আইএসএসএন 1460-4744। ডিওআই:10.1039/C1CS15091J। পিএমআইডি 21695333।
8. Xie, Qi; Deng, Shaoren (২০১২-০৬-২২)। "Germanium surface passivation and atomic layer deposition of high-kdielectrics—a tutorial review on Ge-based MOS capacitors": 074012। আইএসএসএন 0268-1242। ডিওআই:10.1088/0268-1242/27/7/074012।