A razão pela qual o nanoóxido de ferro pode apresentar cores diferentes está principalmente relacionada à sua estrutura cristalina, tamanho de partícula e estado de superfície.
A estrutura cristalina do nanoóxido de ferro é hexagonal e os parâmetros da rede mudam com a diminuição do tamanho das partículas. Quando o tamanho da partícula é grande (geralmente maior que dezenas de nanômetros), o óxido de ferro exibe uma típica estrutura α- Fe2O3, também conhecida como estrutura hematita, é de cor vermelha. Isso ocorre porque a estrutura α-Fe2O3 típica tem uma alta refletividade para a luz visível, absorvendo comprimentos de onda mais curtos (azul esverdeado) na luz visível, deixando apenas comprimentos de onda vermelhos mais longos observados.
Quando o tamanho da partícula diminui para a nanoescala, o óxido de ferro sofre alterações nos parâmetros da rede e efeitos de superfície, levando a alterações na sua cor. Quando o tamanho da partícula é pequeno até certo ponto (geralmente menos de dezenas de nanômetros), o óxido de ferro exibe magnetismo γ. A estrutura do Fe2O3, também conhecida como óxido de ferro magnético, é de cor preta. Isso ocorre porque a estrutura magnética do óxido de ferro tem menor refletividade para a luz visível, absorve mais luz visível e não produz reflexão significativa, resultando em uma cor preta.
Além disso, o estado superficial do nanoóxido de ferro também pode ter impacto na cor. A superfície dos nanomateriais possui uma grande área superficial específica e é propensa a interagir com o ambiente circundante. Por exemplo, quando há uma camada de óxido ou cobertura orgânica na superfície do nanoóxido de ferro, sua cor pode mudar e outros pós coloridos podem aparecer.
No geral, a cor do nanoóxido de ferro depende de sua estrutura cristalina, tamanho da partícula e estado da superfície. O óxido de ferro com partículas maiores apresenta uma cor vermelha típica, enquanto o óxido de ferro com partículas menores apresenta uma cor preta, e o estado da superfície também afeta a cor.
