Nano demir oksidin farklı renkler sunabilmesinin nedeni esas olarak kristal yapısı, parçacık boyutu ve yüzey durumu ile ilgilidir.
Nano demir oksidin kristal yapısı altıgen olup, parçacık boyutunun küçülmesiyle kafes parametreleri değişmektedir. Parçacık boyutu büyük olduğunda (genellikle onlarca nanometreden büyük) demir oksit tipik bir α- sergiler. Hematit yapısı olarak da bilinen Fe2O3 yapısı kırmızı renktedir. Bunun nedeni, tipik α- Fe2O3 yapısının görünür ışık için yüksek bir yansıtıcılığa sahip olması, görünür ışıkta daha kısa dalga boylarını (mavi-yeşil) absorbe etmesi ve yalnızca daha uzun kırmızı dalga boylarının gözlenmesine izin vermesidir.
Parçacık boyutu nano ölçeğe düştüğünde demir oksit, kafes parametrelerinde ve yüzey etkilerinde değişikliklere uğrayarak renginde değişikliklere yol açar. Parçacık boyutu belirli bir dereceye kadar küçük olduğunda (genellikle onlarca nanometreden az), demir oksit manyetizma sergiler γ- Manyetik demir oksit olarak da bilinen Fe2O3 yapısı siyah renktedir. Bunun nedeni, manyetik demir oksit yapısının görünür ışık için daha düşük bir yansıtıcılığa sahip olması, görünür ışığı daha fazla absorbe etmesi ve önemli bir yansıma üretmemesi ve sonuçta siyah bir renk oluşmasıdır.
Ayrıca nano demir oksidin yüzey durumu da renk üzerinde etkili olabilir. Nanomalzemelerin yüzeyi geniş bir spesifik yüzey alanına sahiptir ve çevredeki ortamla etkileşime girmeye eğilimlidir. Örneğin nano demir oksitin yüzeyinde oksit veya organik bir kaplama tabakası olduğunda renkleri değişebilir ve başka renkli tozlar ortaya çıkabilir.
Genel olarak nano demir oksidin rengi kristal yapısına, parçacık boyutuna ve yüzey durumuna bağlıdır. Daha büyük parçacık boyutlarına sahip demir oksit tipik bir kırmızı renk sunarken, daha küçük parçacık boyutlarına sahip demir oksit siyah bir renk sunar ve yüzey durumu da rengi etkiler.
