ナノ酸化鉄がさまざまな色を表現できる理由は、主にその結晶構造、粒子サイズ、表面状態に関係しています。
ナノ酸化鉄の結晶構造は六方晶系であり、粒子サイズが小さくなるにつれて格子パラメータが変化します。粒子サイズが大きい場合 (通常、数十ナノメートルより大きい場合)、酸化鉄は典型的な α-Fe2O3 構造 (ヘマタイト構造としても知られ) を示し、色は赤色になります。これは、典型的な α- Fe2O3 構造が可視光の反射率が高く、可視光の短い波長 (青緑色) を吸収し、より長い赤色の波長のみが観察されるためです。
粒子サイズがナノスケールまで小さくなると、酸化鉄の格子パラメータと表面効果が変化し、色の変化が生じます。粒子サイズがある程度小さい場合（通常は数十ナノメートル未満）、酸化鉄は磁性を示します γ - 磁性酸化鉄としても知られるFe2O3構造は黒色です。これは、磁性酸化鉄構造は可視光の反射率が低く、より多くの可視光を吸収し、顕著な反射を生じないため黒色になるためです。
さらに、ナノ酸化鉄の表面状態も色に影響を与える可能性があります。ナノマテリアルの表面は比表面積が大きく、周囲の環境と相互作用しやすいです。例えば、ナノ酸化鉄の表面に酸化物や有機被覆層がある場合、その色が変化したり、別の色の粉末が現れることがあります。
全体として、ナノ酸化鉄の色は、その結晶構造、粒子サイズ、および表面状態によって異なります。粒子径が大きい酸化鉄は典型的な赤色を示し、粒子径が小さい酸化鉄は黒色を示し、表面状態も色に影響します。
