京都大学 研究
熱を近赤外光に変換するカーボンナノチューブ膜
―中温域熱光発電の高効率化に道筋―
【注目の成果：共同研究・産学連携のためのチェックポイント】
 | 700〜1000℃程度の中温域の熱は、工業炉や焼却炉、高温作動型の燃料電池など、社会の様々な場面で発生しており、中温域で高効率なTPVが実現すれば、その波及効果は大きいと期待 |
【産学連携対象 全学共通分野 Discovery Saga】
【Sagaキーワード】
カイラリティ/光物性/近赤外/光起電力/ナノサイエンス/単層カーボンナノチューブ/赤外光/誘電体/熱力学/カーボン/カーボンナノチューブ/高効率化/熱伝導/半導体/量子効果/励起子/ナノチューブ/エネルギー変換/近赤外光
この研究の主な対象者企業・研究者の方
公開日
研究者情報
研究者名宮内 雄平
京都大学 教育研究活動データベース
概要
東京大学大学院工学系研究科および京都大学エネルギー理工学研究所（兼任）の宮内雄平 教授、東京理科大学理学部第一部物理学科の西原大志 准教授、東京大学大学院工学系研究科の檜作未央子 助教らの研究グループは、構造（カイラリティ）の揃った単層カーボンナノチューブ（SWCNT）の集積膜をヒーターからの熱伝導により加熱し、量子効果の一種である励起子効果に由来した放射ピークを持つ励起子熱放射をマクロスケールのSWCNT膜から観測することに初めて成功しました。また、SWCNTと透明誘電体からなる平面4層の素子構造により、励起子熱放射のピーク強度を熱力学的限界の80％弱まで増強できることも実証しました。本成果は、従来の半導体とは大きく異なるSWCNT膜の熱光物性を明らかにするとともに、熱放射を光起電力セルに入力して発電する熱光起電力発電（熱光発電、TPV）技術において、既存のTPVが苦手とする中温域（700〜1000℃程度）での高効率化の鍵となる、高性能な波長選択型熱エミッターの実現に有望な道筋を示すものです。本研究成果は、2026年7月29日午前10時（英国夏時間）に国際学術誌「Nature Communications」に掲載されました。研究者のコメント
「本成果は、1本のカーボンナノチューブを対象に私たちが積み重ねてきたナノサイエンスの知見を、マクロスケールでのエネルギー変換技術へと繋げていくための土台となるものです。当初は材料技術と測定技術の両面で様々な課題がありましたが、多くの学生・研究室スタッフの皆さんの協力で一つ一つ乗り越え、今回の成果発表に至りました。技術開発の面で解決すべき課題はまだ多くありますが、これからも一歩一歩、着実に研究を進めていきたいと考えています。」（宮内雄平）