ตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ธรรมดาคือวัสดุที่แสดงคุณสมบัติการนำยิ่งยวดซึ่งไม่สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎี BCS ทั่วไป หรือส่วนขยายของ ทฤษฎีดังกล่าว เช่น ทฤษฎี Eliashbergการจับคู่ในตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ธรรมดาอาจมีต้นกำเนิดมาจากกลไกอื่นนอกเหนือจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนและโฟนอน^{[ 1 ]}หรืออีกทางหนึ่ง ตัวนำยิ่งยวดจะเป็นแบบไม่ธรรมดาหากพารามิเตอร์ลำดับการนำ ยิ่งยวดเปลี่ยนแปลงไปตาม การแสดงแทนแบบไม่ธรรมดา ที่ไม่สามารถลดทอนได้ ของกลุ่มจุดหรือกลุ่มพื้นที่ของระบบ^{[ 2 ]}ตามคำจำกัดความ ตัวนำยิ่งยวดที่ทำลายสมมาตรเพิ่มเติมต่อ สมมาตร U (1) เรียกว่าตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ธรรมดา^{[ 3 ]}

คุณสมบัติการนำยิ่งยวดของ CeCu Si เป็นวัสดุเฟอร์มิออนหนักชนิดหนึ่ง ได้รับการรายงานในปี 1979 โดยFrank Steglich [ ^{4 ] เป็น}เวลานานที่เชื่อกันว่า CeCu Si เป็นตัวนำยิ่งยวดแบบ d-wave ซิงเกล็ต แต่ตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษ 2010 แนวคิดนี้ถูกโต้แย้งอย่างรุนแรง^{[ 5 ] ในช่วงต้น ทศวรรษ} 1980 มีการค้นพบตัวนำยิ่งยวดเฟอร์มิออนหนัก ที่ไม่ธรรมดาอีกมากมาย รวมถึง UBe [ ^{6 ]} UPt ^{[ 7 ]}และ URu Si ^{[ 8 ]}ในแต่ละวัสดุเหล่านี้ ลักษณะที่ไม่สมมาตรของการจับคู่ถูกบ่งชี้โดยการพึ่งพาแบบกำลังของอัตราการผ่อนคลายของนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ ( NMR) และความจุความร้อนจำเพาะต่ออุณหภูมิ การมีอยู่ของโหนดในช่องว่างตัวนำยิ่งยวดของ UPt ได้รับการยืนยันในปี พ.ศ. 2529 จากการพึ่งพาโพลาไรเซชันของการลดทอนของคลื่นอัลตราซาวนด์^{[ 9 ]}

ตัวนำยิ่งยวดแบบทริปเล็ตที่ไม่ธรรมดาตัวแรก ซึ่งเป็นวัสดุอินทรีย์ (TMTSF) PF ถูกค้นพบโดยDenis Jerome , Klaus Bechgaardและเพื่อนร่วมงานในปี 1980 (TMTSF = Tetramethyltetraselenafulvalenium ดูFulvalene ) ^{[ 10 ]}งานทดลองของ กลุ่ม Paul Chaikinและ Michael Naughton รวมถึงการวิเคราะห์เชิงทฤษฎีของข้อมูลโดยAndrei Lebedได้ยืนยันอย่างแน่ชัดถึงลักษณะที่ไม่ธรรมดาของการจับคู่ตัวนำยิ่งยวดในวัสดุอินทรีย์ (TMTSF) X (X=PF , ClO , เป็นต้น) ^{[ 11 ]}

การนำยิ่งยวดแบบซิงเกล็ต d-wave ที่อุณหภูมิสูงถูกค้นพบโดยJG BednorzและKA Müllerในปี 1986 ซึ่งพวกเขายังค้นพบว่าวัสดุเพอร์รอฟสไกต์คิว เพ ต ที่มีแลนทานัม เป็นองค์ประกอบหลัก พัฒนาการนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิวิกฤต ( Tc ) ประมาณ 35 K (-238 องศาเซลเซียส ) ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิวิกฤตสูงสุดที่รู้จักในขณะนั้น ( Tc = 23 K) ดังนั้นวัสดุตระกูลใหม่นี้จึงถูกเรียกว่าตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง Bednorz และ Müller ได้รับ รางวัลโนเบล ฟิสิกส์ จากการค้นพบนี้ในปี 1987 นับตั้งแต่นั้นมา ตัวนำ ยิ่งยวดอุณหภูมิสูงอื่นๆ อีกมากมายก็ได้รับการสังเคราะห์ขึ้น  

LSCO (La Sr CuO ) ถูกค้นพบในปีเดียวกัน (1986) ไม่นานหลังจากนั้น ในเดือนมกราคม 1987 ได้มีการค้นพบ อิตเทรียมแบเรียมคอปเปอร์ออกไซด์ (YBCO) ซึ่งมีT เท่ากับ 90  K ซึ่งเป็นวัสดุชนิดแรกที่ทำให้เกิดสภาพนำยิ่งยวดเหนือจุดเดือดของไนโตรเจนเหลว (77  K) ^{[ 12 ]}นี่มีความสำคัญอย่างยิ่งจากมุมมองของการประยุกต์ใช้ทางเทคโนโลยีของสภาพนำยิ่งยวดเนื่องจากไนโตรเจนเหลวมีราคาถูกกว่าฮีเลียมเหลว มาก ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำให้ตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิม เย็น ลงจนถึงอุณหภูมิวิกฤต ในปี 1988 ได้มีการค้นพบ บิสมัทสตรอนเทียมแคลเซียมคอปเปอร์ออกไซด์ (BSCCO) ที่มีT สูงถึง 107  K ^{[ 13 ]}และแทลเลียมแบเรียมแคลเซียมคอปเปอร์ออกไซด์ (TBCCO) (T=แทลเลียม) ที่มีT เท่ากับ 125  K อุณหภูมิวิกฤตสูงสุดที่บันทึกไว้ในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณT   = 133  K (−140  °C) ที่ความดันมาตรฐาน และสามารถบรรลุอุณหภูมิวิกฤตที่สูงขึ้นเล็กน้อยได้ที่ความดันสูง อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันถือว่าไม่น่าเป็นไปได้ที่วัสดุคิวเพรตเพอร์รอฟสไกต์จะสามารถนำไฟฟ้าได้ที่อุณหภูมิห้อง

ในทางกลับกัน ก็มีการค้นพบตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ธรรมดาอื่นๆ อีกหลายชนิด ซึ่งรวมถึงบางชนิดที่ไม่นำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง เช่นตรอนเทียมรูทีเนตแต่เช่นเดียวกับตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง พวกมันก็ไม่ธรรมดาในด้านอื่นๆ (ตัวอย่างเช่น ต้นกำเนิดของแรงดึงดูดที่นำไปสู่การก่อตัวของคู่คูเปอร์อาจแตกต่างจากที่สมมติไว้ในทฤษฎี BCS ) นอกจากนี้ ยังมีการค้นพบตัวนำยิ่งยวดที่มีค่าT  สูงผิดปกติ แต่ไม่ใช่สารประกอบคิวเพรตเพอร์รอฟสไกต์ บางชนิดอาจเป็นตัวอย่างสุดขั้วของตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิม (เช่นแมกนีเซียมไดโบไรด์ที่มีT = 39  K) ส่วนบางชนิดอาจแสดงคุณสมบัติที่ไม่ธรรมดามากกว่านั้น

ในปี 2551 ได้มีการค้นพบกลุ่มใหม่ที่ไม่รวมทองแดง ( ตัวนำยิ่งยวดแบบ ออกซีพนิคไทด์ หลายชั้น ) เช่น LaOFeAs ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}ออกซีพนิคไทด์ของซาแมเรียมดูเหมือนจะมีT ประมาณ 43  K ซึ่งสูงกว่าที่ทำนายโดยทฤษฎี BCS ^{[ 17 ]}การทดสอบที่สนามแม่เหล็กสูงถึง 45 T ^{[ 18 ] [ 19 ]}ชี้ให้เห็นว่าสนามวิกฤตสูงสุดของ LaFeAsO F อยู่ที่ประมาณ 64 T ตัวนำยิ่งยวดที่ใช้เหล็กเป็นส่วนประกอบบางชนิดไม่มีออกซิเจน  

ข้อมูล ณ ปี 2009ตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูงสุด (ที่ความดันบรรยากาศ) คือปรอทแบเรียมแคลเซียมคอปเปอร์ออกไซด์ (HgBa Ca Cu O ) ที่ 138  K และยึดไว้ด้วยวัสดุคิวเพรต-เพอร์รอฟส ไกต์ ^{[ 20 ]}ซึ่งอาจสูงถึง 164 K ภายใต้ความดันสูง^{[ 21 ]}

ตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ธรรมดาอื่นๆ ที่ไม่ได้อิงตามโครงสร้างคิวเพรต ก็ถูกค้นพบเช่นกัน^{[ 14 ]}บางชนิดมีค่าอุณหภูมิวิกฤต T สูงผิดปกติ ดังนั้นบางครั้งจึงเรียกว่าตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง

ในขณะที่กลไกที่รับผิดชอบต่อสภาพนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิมได้รับการอธิบายอย่างดีโดยทฤษฎี BCS ^{[ 24 ] [ 25 ]}กลไกสำหรับสภาพนำยิ่งยวดแบบไม่ดั้งเดิมยังคงไม่เป็นที่รู้จัก หลังจากการวิจัยอย่างเข้มข้นมานานกว่ายี่สิบปี ต้นกำเนิดของสภาพนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงยังคงไม่ชัดเจน ซึ่งเป็นหนึ่งในปัญหาสำคัญที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขของฟิสิกส์สสารควบแน่น เชิงทฤษฎี ดูเหมือนว่าแตกต่างจากสภาพนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิมที่ขับเคลื่อนโดย แรงดึงดูดระหว่าง อิเล็กตรอนและโฟน อน กลไกทาง อิเล็กทรอนิกส์ที่แท้จริง(เช่น ความสัมพันธ์แบบแอนติเฟอร์โรแมกเนติก) มีบทบาทสำคัญ ยิ่งไปกว่านั้น การจับคู่แบบ d-wave มีความสำคัญมากกว่าแบบ s-wave

เป้าหมายหนึ่งของการวิจัยจำนวนมากคือ สภาพนำยิ่งยวด ที่อุณหภูมิห้อง^{[ 26 ]}

แม้ว่าจะมีการวิจัยอย่างเข้มข้นและมีเบาะแสที่น่าสนใจมากมาย แต่จนถึงขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่สามารถหาคำอธิบายได้ เหตุผลหนึ่งก็คือ วัสดุที่เกี่ยวข้องโดยทั่วไปเป็นผลึกที่มีโครงสร้างซับซ้อนหลายชั้น (ตัวอย่างเช่นBSCCO ) ทำให้การสร้างแบบจำลองทางทฤษฎีเป็นเรื่องยาก

หัวข้อที่ถกเถียงกันมากที่สุดในฟิสิกส์สสารควบแน่นคือกลไกของสภาพนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง( ) มีทฤษฎีที่เป็นตัวแทนสองทฤษฎีเกี่ยวกับ HTS  ได้แก่ (ดูเพิ่มเติมที่ ทฤษฎีพันธะวาเลนซ์แบบเรโซแนนซ์ )

มีการศึกษาความสมมาตรของพารามิเตอร์ลำดับ HTS โดยใช้ การวัดด้วย นิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์และเมื่อไม่นานมานี้ โดยใช้โฟโตอิเล็กตรอนแบบแยกมุมและการวัดความลึกของการทะลุทะลวงของไมโครเวฟในผลึก HTS การวัดด้วย NMR ตรวจสอบสนามแม่เหล็กเฉพาะที่รอบอะตอม และสะท้อนถึงความไวต่อสนามแม่เหล็กของวัสดุ การวัดเหล่านี้ได้รับความสนใจเป็นพิเศษสำหรับวัสดุ HTS เนื่องจากนักวิจัยหลายคนสงสัยว่าความสัมพันธ์ของสปินอาจมีบทบาทในกลไกของ HTS หรือไม่

การวัดความถี่เรโซแนนซ์ของYBCO ด้วยเทคนิค NMR บ่งชี้ว่าอิเล็กตรอนในตัวนำยิ่งยวดออกไซด์ทองแดงจับคู่กันใน สถานะ สปินซิงเกล็ตข้อบ่งชี้นี้มาจากพฤติกรรมของปรากฏการณ์ไนท์ชิฟต์ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงความถี่ที่เกิดขึ้นเมื่อสนามภายในแตกต่างจากสนามที่ใช้: ในโลหะปกติ โมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนนำไฟฟ้าในบริเวณใกล้เคียงกับไอออนที่กำลังตรวจสอบจะเรียงตัวตามสนามที่ใช้และสร้างสนามภายในที่ใหญ่ขึ้น เมื่อโลหะเหล่านี้กลายเป็นตัวนำยิ่งยวด อิเล็กตรอนที่มีสปินทิศทางตรงกันข้ามจะจับคู่กันเพื่อสร้างสถานะซิงเกล็ต ในตัวนำยิ่งยวดแบบไม่สมมาตร การวัดด้วย NMR อาจพบว่าอัตราการผ่อนคลายของทองแดงขึ้นอยู่กับทิศทางของสนามแม่เหล็กสถิตที่ใช้ โดยอัตราจะสูงขึ้นเมื่อสนามสถิตขนานกับแกนใดแกนหนึ่งในระนาบออกไซด์ทองแดง แม้ว่าการสังเกตนี้โดยบางกลุ่มจะสนับสนุนสมมาตร d ของตัวนำยิ่งยวด แต่กลุ่มอื่น ๆ ไม่สามารถสังเกตเห็นได้

นอกจากนี้ การวัดความลึกของการทะลุทะลวงยังช่วยให้สามารถศึกษาความสมมาตรของพารามิเตอร์ลำดับ HTS ได้ ความลึกของการทะลุทะลวงของคลื่นไมโครเวฟถูกกำหนดโดยความหนาแน่นของของไหลยิ่งยวดซึ่งทำหน้าที่กำบังสนามภายนอก ในทฤษฎี BCS แบบคลื่น s เนื่องจากคู่ของอิเล็กตรอนสามารถถูกกระตุ้นด้วยความร้อนข้ามช่องว่าง Δ ได้ การเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของของไหลยิ่งยวดต่อหน่วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจึงมีพฤติกรรมแบบเอกซ์ponential คือ exp(-Δ/ k T ) ในกรณีนั้น ความลึกของการทะลุทะลวงก็จะแปรผันแบบเอกซ์ponential กับอุณหภูมิTเช่นกัน หากมีจุดบัพในช่องว่างพลังงานดังเช่นใน HTS ที่มีสมมาตร dคู่ของอิเล็กตรอนจะแตกได้ง่ายขึ้น ความหนาแน่นของของไหลยิ่งยวดควรมีความขึ้นอยู่กับอุณหภูมิมากขึ้น และคาดว่าความลึกของการทะลุทะลวงจะเพิ่มขึ้นเป็นกำลังของ T ที่อุณหภูมิต่ำ หากสมมาตรเป็นd โดยเฉพาะ ความลึกของการทะลุทะลวงควรแปรผันเป็นเส้นตรงกับTที่อุณหภูมิต่ำ เทคนิคนี้กำลังถูกนำมาใช้มากขึ้นในการศึกษาตัวนำยิ่งยวดและมีข้อจำกัดในการใช้งานส่วนใหญ่มาจากคุณภาพของผลึกเดี่ยวที่มีอยู่

สเปกโทรสโกปีการปล่อยโฟตอนยังสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับสมมาตรของ HTS ได้อีกด้วย โดยการกระเจิงโฟตอนจากอิเล็กตรอนในผลึก เราสามารถสุ่มตัวอย่างสเปกตรัมพลังงานของอิเล็กตรอนได้ เนื่องจากเทคนิคนี้มีความไวต่อมุมของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมา เราจึงสามารถกำหนดสเปกตรัมสำหรับเวกเตอร์คลื่นที่แตกต่างกันบนพื้นผิวเฟอร์มิได้ อย่างไรก็ตาม ภายในความละเอียดของสเปกโทรสโกปีการปล่อยโฟตอนที่แยกตามมุม (ARPES) นักวิจัยไม่สามารถบอกได้ว่าช่องว่างนั้นเข้าใกล้ศูนย์หรือเพียงแค่เล็กลงมาก นอกจากนี้ ARPES มีความไวต่อขนาดเท่านั้น ไม่ใช่เครื่องหมายของช่องว่าง ดังนั้นจึงไม่สามารถบอกได้ว่าช่องว่างนั้นกลายเป็นลบที่จุดใดจุดหนึ่งหรือไม่ ซึ่งหมายความว่า ARPES ไม่สามารถระบุได้ว่าพารามิเตอร์ลำดับของ HTS มี สมมาตร dหรือไม่

มีการออกแบบการทดลองที่ชาญฉลาดเพื่อเอาชนะสถานการณ์ที่ยุ่งยาก การทดลองที่อิงกับการอุโมงค์คู่และการควอนตัมฟลักซ์ในวงแหวนสามเม็ดของ YBa Cu O (YBCO) ได้รับการออกแบบมาเพื่อทดสอบสมมาตรของพารามิเตอร์ลำดับใน YBCO ^{[ 31 ]}วงแหวนดังกล่าวประกอบด้วยผลึก YBCO สามชิ้นที่มีทิศทางเฉพาะที่สอดคล้องกับสมมาตรการจับคู่ d-wave เพื่อให้เกิดกระแสน้ำวนควอนตัมครึ่งจำนวนเต็มที่สร้างขึ้นเองที่จุดบรรจบของผลึกสามชิ้น นอกจากนี้ ความเป็นไปได้ที่อินเทอร์เฟซของจุดเชื่อมต่ออาจอยู่ในขีดจำกัดที่สะอาด (ไม่มีข้อบกพร่อง) หรือมีความผิดปกติแบบซิกแซกสูงสุดก็ได้รับการพิจารณาในการทดลองผลึกสามชิ้นนี้ด้วย^{[ 31 ]} ข้อเสนอในการศึกษาเกี่ยวกับกระแสน้ำวนที่มีควอนตัมฟลักซ์แม่เหล็กครึ่งหนึ่งในตัวนำยิ่งยวดเฟอร์มิออนหนักในโครงสร้างผลึกสามแบบได้รับการรายงานในปี 1987 โดย VB Geshkenbein, A. Larkin และ A. Barone ^{[ 32 ]}

ในการทดลองสมมาตรการจับคู่ไตรคริสตัลครั้งแรก^{[ 31 ]}การเกิดสนามแม่เหล็กโดยธรรมชาติของควอนตัมฟลักซ์ครึ่งหนึ่งได้รับการสังเกตอย่างชัดเจนใน YBCO ซึ่งสนับสนุน สมมาตร d-waveของพารามิเตอร์ลำดับใน YBCO อย่างน่าเชื่อถือ เนื่องจาก YBCO เป็นแบบออร์โธรอมบิกจึงอาจมีส่วนผสมของสมมาตร s-wave อยู่โดยธรรมชาติ ดังนั้น ด้วยการปรับแต่งเทคนิคเพิ่มเติม จึงพบว่ามีส่วนผสมของสมมาตร s-wave ใน YBCO ประมาณ 3% ^{[ 33 ]}นอกจากนี้ Tsuei, Kirtley และคณะยังได้แสดงให้เห็นว่ามีสมมาตรพารามิเตอร์ลำดับd บริสุทธิ์ใน Tl Ba CuO แบบเตตระโกนัล^{[ 34 ]}