Rekrystalizace nanomateriálů je změnavelikosti zrn v polykrystalické pevné látce v důsledku difúze látky mezi zrny stejné fáze.
Nanomateriály mají díky tomu velmi rozšířené hranice zrn a velký přebytek volné energie, takže rekrystalizace nanomateriálů probíhá poměrně intenzivně; k růstu zrn může dojít i při pokojové teplotě. Spontánní růst zrn (kolektivní rekrystalizace) nastává v důsledku chemické difúze, tj. difúzního procesu v chemickém poli, kdy neexistuje koncentrační gradient , ale existuje nenulový gradient chemického potenciálu. Rozdíl v chemickém potenciálu mezi zrny různých velikostí je způsoben příspěvkem povrchové energie k celkové energii zrna. Relativní hodnota tohoto příspěvku je tím větší, čím menší je velikost zrna, proto, za jinak stejných okolností, mají malá zrna přebytek energie ve srovnání s velkými. Protože termodynamickým důvodem samovolného růstu zrn v homogenní polykrystalické látce je pokles celkové energie systému, v procesu kolektivní rekrystalizace se velikost velkých zrn zvětšuje v důsledku vymizení části malých zrn. Rekrystalizace je složitější proces než difúze a nelze ji redukovat na difúzi. Charakteristickým znakem kolektivní rekrystalizace je aktivační energie. Změna průměrné velikosti zrna při kolektivní rekrystalizaci v nanomateriálech a její trvání t souvisí se vztahem , kde n = 1–4. S přihlédnutím k intenzitě rekrystalizačních procesů je pro udržení malé velikosti zrna v nanomateriálech nutné zkrátit dobu trvání a snížit teplotu slinování .