超导体得天独厚的特性,使它可能在各种领域得到广泛的应用.但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下,极大地限制了超导材料的应用.人们一直在探索高温超导体,从1911年到1986年,75年间从水银的4．2K提高到铌三锗的23．22K,才提高了19K.
1986年,高温超导体的研究取得了重大的突破.掀起了以研究金属氧化物陶瓷材料为对象,以寻找高临界温度超导体为目标的“超导热”.全世界有260多个实验小组参加了这场竞赛.
1986年1月,美国国际商用机器公司设在瑞士苏黎世实验室科学家柏诺兹和缪勒首先发现钡镧铜氧化物是高温超导体,将超导温度提高到30K；紧接着,日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K；12月30日,美国休斯敦大学宣布,美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40．2K.
1987年1月初,日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K.中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组,获得了48．6K的锶镧铜氧系超导体,并看到这类物质有在70K发生转变的迹象.2月15日美国报道朱经武、吴茂昆获得了98K超导体.2月20日,中国也宣布发现100K以上超导体.3月3日,日本宣布发现123K超导体.3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验.3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象.很快日本鹿儿岛大学工学部发现由镧、锶、铜、氧组成的陶瓷材料在14℃温度下存在超导迹象.高温超导体的巨大突破,以液态氮代替液态氦作超导制冷剂获得超导体,使超导技术走向大规模开发应用.氮是空气的主要成分,液氮制冷机的效率比液氦至少高10倍,所以液氮的价格实际仅相当于液氦的1／100.液氮制冷设备简单,因此,现有的高温超导体虽然还必须用液氮冷却,但却被认为是20世纪科学上最伟大的发现之一.
科学家第一次在基于钚的材料中发现了超导电性.他们发现由钚、钴和镓组成的一种合金在绝对温标18.5K以下存在超导性.这个温度反常的高,意味着除了重费米子系统、高温氧化物和传统的超导材料之外,含钚化合物很可能也是一类新型的超导体(J.L.Sarrao et al.,Nature 420,297(2002) ).
这项工作是由美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的John Sarrao和他的同事,以及在佛罗里达大学和德国的超铀元素研究所的合作者们共同完成的.他们发现,钚化合物的临界温度（Tc）比重费米子系统（基于铀和铈的化合物）要高一个量级.临界温度是超导材料的电阻变为零的温度.
这种材料同时还有很高的临界电流（超过此界限材料就失去超导特性的电流强度）,这对其实际应用非常有利——当然钚危险的放射性会限制这一应用.这个很高的临界电流来源于材料中由于辐射导致的缺陷所产生的钉扎中心.
研究人员在测量样品的磁化率和比热的过程中发现这种材料的超导性.随后,他们测量了样品的磁化率和电阻对温度的依赖关系,发现其结果显示,该化合物 5f 轨道上的电子的局域化程度处在铈化合物与铀化合物之间的.
钚属于锕族元素,位于 5f 电子从局域化到退局域化的转变区,这使得它属于已知最复杂的的物质之一.研究人员们相信,钚的超导性直接来源于其奇异的电子性质.从临界温度的角度来看,它处在临界温度仅有1K左右的重费米子材料和临界温度高达100K的铜氧化合物之间.
该小组希望进一步的研究能够发现在其他危险性稍弱的超铀元素中也存在超导性.Sarrao说：“经验告诉我们,当一个超导体被找到的时候,它旁边的化合物很可能是也超导的,所以还有非常多的相关化合物需要研究.”
