触媒反応における活性や選択性は反応分子と触媒表面原子との複雑な相互作用によって決まってくる。実用的に用いられている固体触媒の多くは多結晶体ではあるが, そこで起こる触媒反応はほとんどの場合表面で進行するため, 単結晶表面でのモデル的な反応の正確な解析は実際の反応機構を究明するのに必要な多くの知見をもたらすものと期待される。本稿では酸化物単結晶表面を用いた触媒反応の素過程の研究をいくつか紹介し, このようなアプローチの有効性を示すと共に今後の展開を概観する。