Důvod, proč může nanooxid železa prezentovat různé barvy, souvisí především s jeho krystalickou strukturou, velikostí částic a stavem povrchu.
Krystalová struktura nanooxidu železa je šestiúhelníková a parametry mřížky se mění se zmenšováním velikosti částic. Když je velikost částic velká (obvykle větší než desítky nanometrů), oxid železa vykazuje typickou α- Struktura Fe2O3, známá také jako struktura hematitu, má červenou barvu. Je to proto, že typická α- Struktura Fe2O3 má vysokou odrazivost pro viditelné světlo, absorbuje kratší vlnové délky (modro-zelené) ve viditelném světle, přičemž jsou pozorovány pouze delší červené vlnové délky.
Když se velikost částic sníží na nanoměřítko, oxid železa podléhá změnám v mřížkových parametrech a povrchových efektech, což vede ke změnám jeho barvy. Když je velikost částic do určité míry malá (obvykle menší než desítky nanometrů), oxid železa vykazuje magnetismus γ- Struktura Fe2O3, známá také jako magnetický oxid železa, je černá. Je to proto, že magnetická struktura oxidu železa má nižší odrazivost pro viditelné světlo, absorbuje více viditelného světla a nevytváří významný odraz, což má za následek černou barvu.
Kromě toho může mít na barvu vliv také povrchový stav nano oxidu železa. Povrch nanomateriálů má velký specifický povrch a je náchylný k interakci s okolním prostředím. Například, když je na povrchu nanooxidu železa oxid nebo organická krycí vrstva, může se změnit jejich barva a mohou se objevit jiné barevné prášky.
Celkově barva nano oxidu železa závisí na jeho krystalové struktuře, velikosti částic a stavu povrchu. Oxid železitý s většími částicemi má typickou červenou barvu, oxid železitý s menšími částicemi má černou barvu a barvu ovlivňuje i stav povrchu.
