冰会影响自然界中的许多化学反应，从而对大气、气候和生命产生巨大影响。然而，冰在这些化学反应中的确切作用机理仍然难以捉摸。例如，冰能否作为催化剂大大提高反应性和选择性，这对于我们星球上某些天然化合物的生产至关重要，但这仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们发现冰可以使香豆素及其衍生物的[2 + 2]光二聚化反应具有高效率和立体选择性。在冰的作用下，香豆素的[2 + 2]光二聚化反应的转化率比未冻结的饱和溶液中的转化率高出几十倍，与没有冰的情况相比，该反应显示出很高的同-头-头立体选择性（>95%）。需要注意的是，香豆素的晶体粉末和熔体中几乎没有反应发生，这表明冰在光致二聚化反应中的作用并不仅仅是由于在冷冻浓度中发现的通常机制。我们进一步发现，反应速率与冰表面的总面积成正比，并遵循类似 Michaelis-Menten 的动力学，表明冰表面催化了反应。分子动力学模拟证明，冰表面能诱导反应物形成具有合适分子间距和独特并排堆积的二维液晶有序层，从而促进了同步头-头二聚体的立体选择性光二聚化。这些发现证明，冰表面诱导的分子组装可能在大气异质光反应过程中发挥重要作用。