La raison pour laquelle le nanooxyde de fer peut présenter différentes couleurs est principalement liée à sa structure cristalline, à la taille de ses particules et à son état de surface.
La structure cristalline du nanooxyde de fer est hexagonale et les paramètres de réseau changent avec la diminution de la taille des particules. Lorsque la taille des particules est grande (généralement supérieure à des dizaines de nanomètres), l'oxyde de fer présente une structure α typique. La structure Fe2O3, également connue sous le nom de structure hématite, est de couleur rouge. En effet, la structure typique de α- Fe2O3 a une réflectivité élevée pour la lumière visible, absorbant les longueurs d'onde plus courtes (bleu-vert) de la lumière visible, ne laissant que les longueurs d'onde rouges plus longues observées.
Lorsque la taille des particules diminue jusqu’à l’échelle nanométrique, l’oxyde de fer subit des modifications des paramètres de réseau et des effets de surface, entraînant des changements de couleur. Lorsque la taille des particules est petite dans une certaine mesure (généralement inférieure à des dizaines de nanomètres), l'oxyde de fer présente un magnétisme γ. La structure Fe2O3, également connue sous le nom d'oxyde de fer magnétique, est de couleur noire. En effet, la structure magnétique de l'oxyde de fer a une réflectivité plus faible pour la lumière visible, absorbe plus de lumière visible et ne produit pas de réflexion significative, ce qui donne une couleur noire.
De plus, l’état de surface du nanooxyde de fer peut également avoir un impact sur la couleur. La surface des nanomatériaux a une grande surface spécifique et est susceptible d’interagir avec le milieu environnant. Par exemple, lorsqu’il y a une couche d’oxyde ou de revêtement organique à la surface du nano-oxyde de fer, leur couleur peut changer et d’autres poudres colorées peuvent apparaître.
Dans l’ensemble, la couleur du nanooxyde de fer dépend de sa structure cristalline, de la taille de ses particules et de son état de surface. L'oxyde de fer avec des particules de plus grande taille présente une couleur rouge typique, tandis que l'oxyde de fer avec des particules de plus petite taille présente une couleur noire, et l'état de surface affecte également la couleur.
