Sebab mengapa oksida besi nano boleh memberikan warna yang berbeza terutamanya berkaitan dengan struktur kristal, saiz zarah dan keadaan permukaannya.
Struktur kristal oksida besi nano adalah heksagon, dan parameter kekisi berubah dengan penurunan saiz zarah. Apabila saiz zarah besar (biasanya lebih besar daripada puluhan nanometer), oksida besi mempamerkan α- Struktur Fe2O3 tipikal, juga dikenali sebagai struktur hematit, berwarna merah. Ini kerana tipikal α- Struktur Fe2O3 mempunyai pemantulan yang tinggi untuk cahaya yang boleh dilihat, menyerap panjang gelombang yang lebih pendek (biru-hijau) dalam cahaya yang boleh dilihat, meninggalkan hanya panjang gelombang merah yang lebih panjang diperhatikan.
Apabila saiz zarah berkurangan kepada skala nano, oksida besi mengalami perubahan dalam parameter kekisi dan kesan permukaan, yang membawa kepada perubahan dalam warnanya. Apabila saiz zarah kecil pada tahap tertentu (biasanya kurang daripada puluhan nanometer), oksida besi mempamerkan kemagnetan γ- Struktur Fe2O3, juga dikenali sebagai oksida besi magnetik, berwarna hitam. Ini kerana struktur oksida besi magnet mempunyai pemantulan yang lebih rendah untuk cahaya yang boleh dilihat, menyerap lebih banyak cahaya yang boleh dilihat, dan tidak menghasilkan pantulan yang ketara, menghasilkan warna hitam.
Selain itu, keadaan permukaan oksida besi nano juga boleh memberi kesan kepada warna. Permukaan bahan nano mempunyai luas permukaan khusus yang besar dan terdedah untuk berinteraksi dengan persekitaran sekeliling. Contohnya, apabila terdapat oksida atau lapisan penutup organik pada permukaan oksida besi nano, warnanya mungkin berubah dan serbuk berwarna lain mungkin muncul.
Secara keseluruhannya, warna oksida besi nano bergantung pada struktur kristal, saiz zarah dan keadaan permukaannya. Oksida besi dengan saiz zarah yang lebih besar memberikan warna merah biasa, manakala oksida besi dengan saiz zarah yang lebih kecil memberikan warna hitam, dan keadaan permukaan juga mempengaruhi warna.
