【ポイント】

・フラーレン分子と三酸化モリブデンナノクラスターから成る新奇ナノ複合体を創製。
・巨大熱電効果を利用することで、導電率σに対して熱伝導率κが増加しない低σ領域でパワーファクター^注1）を最大化することに成功。
・有機熱電材料としては世界最高の性能指数zT = 0.81を実現。

名古屋大学大学院工学研究科の中谷 真人 准教授、尾上 順 教授らの研究グループは、名古屋大学未来材料・システム研究所の小川 智史 准教授および電源開発株式会社の西井 俊明 上席研究員（兼名古屋大学工学研究科招聘教員）と共同で、フラーレン分子と金属酸化物ナノクラスターを複合化することで、有機熱電材料において世界最高の熱電性能指数が発現することを発見しました。
体温を電気に変える熱電素子は、超スマート社会の人体装着型センサー用電源としての利用が期待されています。熱電素子を人体に密着させ体温から電力を得るためには、柔らかく軽量で高性能な有機熱電材料が必要不可欠です。熱電材料は、材料の電気伝導率σ、ゼーベック係数α、絶対温度T、熱伝導率κを用いて、無次元性能指数zT = σα²T/κで性能が評価され、実用化の目安であるzT ＞ 1を実現するために、σとαを増加させ、κを抑制するさまざまな提案がなされてきました。しかしながら、「σとαのトレードオフの関係」および「σとκの比例関係」の物理法則により、zT = 0.5を超える有機熱電材料の創製が非常に困難でした。これに対し、本研究グループは、フラーレン膜に酸化モリブデンナノクラスターをドープすることでzT = 0.81とこれまでの有機熱電材料として世界最高性能を有することを見出しました。
本研究成果は2026年3月26日付にて国際科学雑誌「Scientific Reports」オンライン版に掲載されました。本研究は、日本学術振興会 科学研究費助成事業（課題番号: JP18H01826、JP20H02463、JP23K26401）及び電源開発共同研究助成の支援のもとで行われたものです。

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【用語説明】

注1）パワーファクター：
ゼーベック係数αの二乗と電気伝導率σの積（α²σ）で表され、単位温度差あたりの発電電力の大きさに関する指標として用いられる。

【論文情報】

雑誌名：Scientific Reports
論文タイトル：Novel strategy for boosting thermoelectric performance of organic materials with low electrical conductivity
著者：Masato Nakaya,¹ Shun Yamamoto,¹ Satoshi Ogawa,² Toshiaki Nishii,^1,3 Jun Onoe¹　　
DOI: 10.1038/s41598-026-44966-8
URL: https://www.nature.com/articles/s41598-026-44966-8

雑誌名：Carbon
論文タイトル：High-performance and anomalous thermoelectric properties of organic-inorganic nanocomposites consisting of fullerene molecules and molybdenum trioxide nanoclusters
著者：Masato Nakaya,¹ Shun Yamamoto,¹ Takuya Kawai,¹ Jun Onoe¹　
DOI: 10.1016/j.carbon.2025.120374

URL: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2025.120374

※著者所属
¹名古屋大学大学院工学研究科、²名古屋大学未来材料・システム研究所、³電源開発株式会社

【研究代表者】

大学院工学研究科 中谷 真人 准教授
https://www2.nucl.nagoya-u.ac.jp/