La physique des surfaces et des interfaces tient une grande place dans le développement de matériaux nouveaux. Les phénomènes macroscopiques et les propriétés spécifiques à la surface, comme la tension superficielle, les forces d'adhésion, la réactivité chimique, découlent de la structure électronique des solides. Les grands progrès technologiques en matière de microscopies et de photoémission permettent de nos jours d’observer l’atome seul et d’appréhender finement la nature des états et des transports électroniques. Ces approches sont d’autant plus vraies dans le cas des surfaces bidimensionnelles ordonnées et périodiques des métaux et des semi-conducteurs. De plus, la puissance actuelle des processeurs permet de simuler avec pertinence le comportement quantique des électrons au sein de la matière et en surface.

La description et la modélisation du comportement des électrons dans la matière condensée sont essentielles pour la compréhension et la prédiction des propriétés physico-chimiques des solides. En effet, la structure électronique est en grande partie responsable des phénomènes structuraux, mécaniques, optiques, magnétiques et même vibrationnelles de la matière. C’est l’assemblage d’atomes qui détermine l'arrangement spatial des cœurs ioniques, et donc la structure cristallographique des solides et de leurs surfaces. Le modèle du solide infini qui néglige l’influence des atomes de surface ne peut expliquer des processus comme la croissance cristalline, l’oxydation, la corrosion ou la friction. Il a fallu attendre les progrès technologiques, notamment dans la production de l'ultra-vide, pour que la science des surfaces se développe et donne accès à une meilleure connaissance des propriétés de surface. Ainsi, il est possible de nos jours d’aborder la distribution des charges dans la région périsuperficielle des métaux et des semi-conducteurs.

Depuis un demi-siècle, la science des surfaces a accompli des progrès remarquables dans la caractérisation et la connaissance de l’arrangement des atomes à la surface d’un solide de structure cristalline. À l’heure actuelle, les techniques de spectroscopie et d’imagerie permettant de sonder les propriétés électroniques des surfaces sont nombreuses. Pour autant, aucune d’entre elles ne peut donner un accès direct et univoque à l'ensemble de la structure atomique détaillée des couches périsuperficielles. La solution est donc la combinaison des informations fournies par plusieurs techniques, comme l'analyse dynamique des taches de diffraction LEED, la diffusion d'un faisceau atomique, la diffraction des photoélectrons, la diffraction des rayons X en incidence rasante, les images STM ou AFM. Ces approches croisées livrent au moins partiellement les caractéristiques structurales essentielles des surfaces des principaux solides.