La razón por la que el nanoóxido de hierro puede presentar diferentes colores está relacionada principalmente con su estructura cristalina, tamaño de partícula y estado de la superficie.
La estructura cristalina del nanoóxido de hierro es hexagonal y los parámetros de la red cambian con la disminución del tamaño de las partículas. Cuando el tamaño de partícula es grande (generalmente mayor que decenas de nanómetros), el óxido de hierro exhibe una estructura α típica. La estructura del Fe2O3, también conocida como estructura de hematita, es de color rojo. Esto se debe a que la estructura típica α- Fe2O3 tiene una alta reflectividad para la luz visible, absorbiendo longitudes de onda más cortas (azul-verde) en la luz visible, dejando solo se observan longitudes de onda rojas más largas.
Cuando el tamaño de las partículas disminuye a nanoescala, el óxido de hierro sufre cambios en los parámetros de la red y en los efectos de la superficie, lo que provoca cambios en su color. Cuando el tamaño de partícula es pequeño hasta cierto punto (generalmente menos de decenas de nanómetros), el óxido de hierro exhibe magnetismo γ. La estructura de Fe2O3, también conocida como óxido de hierro magnético, es de color negro. Esto se debe a que la estructura magnética de óxido de hierro tiene una menor reflectividad para la luz visible, absorbe más luz visible y no produce una reflexión significativa, lo que da como resultado un color negro.
Además, el estado de la superficie del nanoóxido de hierro también puede influir en el color. La superficie de los nanomateriales tiene una gran superficie específica y es propensa a interactuar con el entorno circundante. Por ejemplo, cuando hay una capa de óxido o de cobertura orgánica en la superficie del nanoóxido de hierro, su color puede cambiar y pueden aparecer otros polvos coloreados.
En general, el color del nanoóxido de hierro depende de su estructura cristalina, tamaño de partícula y estado de la superficie. El óxido de hierro con tamaños de partículas más grandes presenta un color rojo típico, mientras que el óxido de hierro con tamaños de partículas más pequeños presenta un color negro y el estado de la superficie también afecta el color.
