Разлог зашто нано оксид гвожђа може да представља различите боје је углавном повезан са његовом кристалном структуром, величином честица и површинским стањем.
Кристална структура нано оксида гвожђа је хексагонална, а параметри решетке се мењају са смањењем величине честица. Када је величина честица велика (обично већа од десетина нанометара), оксид гвожђа показује типичну α- Структура Фе2О3, такође позната као структура хематита, је црвене боје. То је зато што типична α- структура Фе2О3 има високу рефлексивност за видљиву светлост, апсорбујући краће таласне дужине (плаво-зелене) у видљивој светлости, остављајући само дуже црвене таласне дужине посматране.
Када се величина честица смањи на наноскалу, оксид гвожђа пролази кроз промене у параметрима решетке и површинским ефектима, што доводи до промене његове боје. Када је величина честица у одређеној мери мала (обично мања од десетина нанометара), оксид гвожђа испољава магнетизам γ- Структура Фе2О3, такође позната као магнетни оксид гвожђа, је црне боје. То је зато што структура магнетног оксида гвожђа има нижу рефлексивност за видљиву светлост, апсорбује више видљиве светлости и не производи значајну рефлексију, што резултира црном бојом.
Поред тога, површинско стање нано оксида гвожђа такође може утицати на боју. Површина наноматеријала има велику специфичну површину и склона је интеракцији са околином. На пример, када постоји оксидни или органски покривни слој на површини нано оксида гвожђа, њихова боја се може променити и могу се појавити други обојени прахови.
Све у свему, боја нано оксида гвожђа зависи од његове кристалне структуре, величине честица и површинског стања. Оксид гвожђа са већим величинама честица представља типичну црвену боју, док оксид гвожђа са мањим величинама честица представља црну боју, а стање површине такође утиче на боју.
