Gdy mała cząsteczka zderza się z powierzchnią ciała stałego, może się po prostu odbić lub też przyczepić do niej (ulec adsorpcji). Jeśli dojdzie do adsorpcji, przyczepiona cząsteczka może się rozpaść na mniejsze cząsteczki lub na atomy. Zaadsorbowane cząsteczki mogą również zmieniać chemiczne właściwości powierzchni lub reagować z innymi zaadsorbowanymi cząsteczkami.
Przykładem takiego, zachodzącego na powierzchni, procesu mogą być rdzewienie żelaza i inne rodzaje korozje, funkcjonowanie ogniwa paliwowego czy samochodowego katalizatora, który oczyszcza spaliny. Dzięki reakcjom na powierzchni ciał stałych wytwarzane są nawozy sztuczne. Maleńkie kryształki lodu w stratosferze są podłożem reakcji niszczącej ozon. Wiedza o procesach zachodzących na powierzchni jest też niezbędna w przemyśle półprzewodnikowym - przy wytwarzaniu mikroprocesorów lub kart pamięci.
Właśnie osiągnięcia i potrzeby przemysłu elektronicznego skierowały w latach 60-tych minionego wieku uwagę naukowców na zjawiska zachodzące na powierzchni ciał stałych. Jednym z pierwszych, którzy docenili wagę zagadnienia był właśnie Gerhard Ertl. Posługiwał się sprzętem umożliwiającym przeprowadzanie reakcji w warunkach niemal doskonałej próżni, by obserwować zachowanie pojedynczych atomów i cząsteczek na powierzchni niezwykle czystego metalu. Prace te wymagały zastosowania wielu wyrafinowanych technik, a jakiekolwiek zanieczyszczenia zakłóciłyby pomiary.
Badania Ertla położyły podstawy zarówno dla dalszych odkryć teoretycznych, jak i zastosowań przemysłowych. Zajmował się on m.in. odkrytą już w roku 1913 reakcją Habera-Boscha, która dzięki użyciu żelaza jako katalizatora pozwala wytwarzać sztuczne nawozy na bazie amoniaku wytwarzanego z azotu obecnego w powietrzu. Interesował się także utlenianiem tlenku węgla na powierzchni platyny (taka reakcja zachodzi w samochodowych katalizatorach).pap, ss