Recristalizarea nanomaterialelor este o modificare a mărimii granulelor într-un solid policristalin datorită difuziei unei substanțe între boabele din aceeași fază.
Nanomaterialele au granițe foarte extinse și un mare exces de energie liberă datorită acestui fapt, astfel încât recristalizarea nanomaterialelor se desfășoară destul de intens; creșterea boabelor poate avea loc chiar și la temperatura camerei. Creșterea spontană a boabelor (recristalizarea colectivă) are loc ca urmare a difuziei chimice, adică a unui proces de difuzie într-un câmp chimic, atunci când nu există un gradient de concentrație , dar există un gradient de potențial chimic diferit de zero. Diferența de potențial chimic dintre boabele de diferite dimensiuni se datorează contribuției energiei de suprafață la energia totală a cerealelor. Valoarea relativă a acestei contribuții este cu atât mai mare, cu atât dimensiunea boabelor este mai mică, prin urmare, celelalte lucruri fiind egale, boabele mici au surplus de energie față de cele mari. Întrucât motivul termodinamic al creșterii spontane a boabelor într-o substanță policristalină omogenă este o scădere a energiei totale a sistemului, în procesul de recristalizare colectivă mărimea boabelor mari crește datorită dispariției unora dintre boabele mici. Recristalizarea este un proces mai complex decât difuzia și nu poate fi redusă la aceasta din urmă. Caracteristica recristalizării colective este energia de activare. Modificarea mărimii medii a granulelor în timpul recristalizării colective în nanomateriale și durata acesteia t sunt legate de relația , unde n = 1–4. Ținând cont de intensitatea proceselor de recristalizare, pentru a menține o dimensiune mică a granulelor în nanomateriale, este necesară reducerea duratei și scăderea temperaturii de sinterizare .