熱電材料開発においては、熱電高性能を阻害する各物性のトレードオフ関係を凌駕するような、フォノンエンジニアリング、およびゼーベック効果増強の両面における、新規な高性能化原理を開発している。前者では、例えば、ナノミクロ多孔によるフォノンの選択散乱により、高電気伝導と低熱伝導を両立できるような希土類フリーの高性能材料を発見した。後者は、磁性の活用による熱電効果の増強を見出し、磁性半導体熱電材料という新領域を開拓してきた。電荷キャリアと磁気モーメントとの磁気相互作用、または、スピン揺らぎを活用して、ゼーベック効果増強の新原理を見出したきた。
その他にも、バンド構造制御、インフォマティクス、熱電物性の分離を可能にするナノコンポジットや無機・有機ハイブリッド材料、粒界・界面制御など、多岐なアプローチによる新規な高性能熱電材料の開発を進めている。

オリジナルな集光型のピコ秒サーモリフレクタンス装置を活用し、面間・面内方向の熱拡散率、および界面熱抵抗を評価できる方法の開発中である。薄膜に限らず、小さい結晶などにおいても、面直方向へ熱伝導率をsite selectiveにプローブする評価法を確立している。
また、IoT熱環境発電へ向けて、バルク熱電発電モジュールに加えて、薄膜型熱電発電モジュール、フレキシブルな有機・無機ハイブリッドシートなどの開発も進めている。火力発電所のトッピングサイクルなど、省エネに寄与し得る高温熱電発電モジュールも開発している。

高温セラミックス材料であるホウ化物などに関して、その特徴的なネットワーク状構造 (クラスター構造、および、2次元的な原子ネット構造) あるいは構造物性相関を活用して、機能性材料として開発している。
その他に、新規な酸化物、シリサイド、窒化物、カルコゲナイド化合物 (硫化物、セレン化物、テルライド) などに関しても、多角的に開発している。