A nanoanyagok átkristályosítása a polikristályos szilárd anyag szemcseméretének változása az anyag diffúziója következtében az azonos fázisú szemcsék között.
A nanoanyagok szemcsehatára nagyon kiterjedt, és ennek köszönhetően nagy a szabad energiafeleslegük, így a nanoanyagok átkristályosítása meglehetősen intenzíven megy végbe; a szemek növekedése még szobahőmérsékleten is megtörténhet. A spontán szemcsenövekedés (kollektív átkristályosodás) a kémiai diffúzió eredményeként következik be, azaz egy kémiai térben egy diffúziós folyamat, amikor nincs koncentrációgradiens , de nullától eltérő kémiai potenciál gradiens van. A különböző méretű szemcsék kémiai potenciáljának különbsége abból adódik, hogy a felületi energia hozzájárul a teljes szemcseenergiához. Ennek a hozzájárulásnak a relatív értéke minél nagyobb, minél kisebb a szemcseméret, ezért a kisebb szemcsék többletenergiával rendelkeznek a nagyokhoz képest. Mivel a homogén polikristályos anyagban a szemcsék spontán növekedésének termodinamikai oka a rendszer összenergiájának csökkenése, a kollektív átkristályosodás folyamatában a nagy szemcsék mérete megnő a kis szemcsék egy részének eltűnése miatt. Az átkristályosítás bonyolultabb folyamat, mint a diffúzió, és nem redukálható az utóbbira. A kollektív átkristályosítás jellemzője az aktiválási energia. A nanoanyagok kollektív átkristályosítása során az átlagos szemcseméret változása és annak t időtartama összefüggésben áll egymással, ahol n = 1-4. Figyelembe véve az átkristályosítási folyamatok intenzitását, a nanoanyagok kis szemcseméretének megőrzése érdekében csökkenteni kell az időtartamot és csökkenteni kell a szinterezési hőmérsékletet .