Lý do tại sao oxit sắt nano có thể có màu sắc khác nhau chủ yếu liên quan đến cấu trúc tinh thể, kích thước hạt và trạng thái bề mặt của nó.
Cấu trúc tinh thể của oxit sắt nano có hình lục giác và các thông số mạng thay đổi khi kích thước hạt giảm. Khi kích thước hạt lớn (thường lớn hơn hàng chục nanomet), oxit sắt thể hiện cấu trúc α- Fe2O3 điển hình hay còn gọi là cấu trúc hematit, có màu đỏ. Điều này là do cấu trúc α-Fe2O3 điển hình có độ phản xạ cao đối với ánh sáng khả kiến, hấp thụ các bước sóng ngắn hơn (xanh lam-lục) trong ánh sáng khả kiến, chỉ quan sát được các bước sóng đỏ dài hơn.
Khi kích thước hạt giảm xuống kích thước nano, oxit sắt trải qua những thay đổi về thông số mạng và hiệu ứng bề mặt, dẫn đến thay đổi màu sắc của nó. Khi kích thước hạt nhỏ đến một mức nhất định (thường dưới hàng chục nanomet), oxit sắt thể hiện từ tính γ- Cấu trúc Fe2O3 hay còn gọi là oxit sắt từ tính có màu đen. Điều này là do cấu trúc oxit sắt từ tính có độ phản xạ thấp hơn đối với ánh sáng khả kiến, hấp thụ nhiều ánh sáng khả kiến hơn và không tạo ra sự phản xạ đáng kể, dẫn đến màu đen.
Ngoài ra, trạng thái bề mặt của oxit sắt nano cũng có thể ảnh hưởng đến màu sắc. Bề mặt của vật liệu nano có diện tích bề mặt riêng lớn và dễ bị tương tác với môi trường xung quanh. Ví dụ, khi có một lớp oxit hoặc lớp phủ hữu cơ trên bề mặt oxit sắt nano, màu sắc của chúng có thể thay đổi và các loại bột màu khác có thể xuất hiện.
Nhìn chung, màu sắc của oxit sắt nano phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể, kích thước hạt và trạng thái bề mặt của nó. Oxit sắt có kích thước hạt lớn hơn có màu đỏ điển hình, trong khi oxit sắt có kích thước hạt nhỏ hơn có màu đen và trạng thái bề mặt cũng ảnh hưởng đến màu sắc.
