結晶構造としてはFe（鉄）イオンが正方格子を形成しており、Feの3d軌道がフェルミ面を構成する。Fe同士は金属結合になっていると考えられ、ヒ素などのプニコゲン元素がFeと強い共有結合を作り、構造を安定化させている。このため、電子のドープを行なうと反強磁性スピン配列が消え、超伝導転移温度が高くなるという解釈もできる。LnFeAsO1-XFXの母物質の一つであるLaFeAsOの測定では、160K（約マイナス110℃）付近で正方晶から斜方晶への転移が起きることがわかっている。この付近の温度では比熱のピークも見られ、La（ランタン）のスピン格子緩和時間が発散してスピン配列が生じている。Feのスピン配列はFeAs平面内でa軸とb軸の長さが等しいが、160K以下では両者の長さに差が生じ、反強磁性的な整列状態になる。これらの結果より、140Kがネール温度に相当すると見られる。
REBa₂Cu₃Oy は希土類を含む銅酸化物超伝導体で線材化の技術が進み、実用化にむけて開発が進みつつある。セラミクスであるREBCO超伝導体はもろいので、線材として必要な屈曲性に劣るが、薄膜化する事により柔軟性を付与する事が可能になり、線材として使用することが可能になる。結晶配向性によっても臨界電流密度が大きく変わるため、試料全体に渡った結晶軸方位の 整列が必要でエピタキシャル成長を利用して線材の全体にわたって配向したREBCO膜を作製する 技術が要求される。結晶配向性の良好な緩衝層、高い超伝導特性を持つREBCOエピ膜、長尺に渡って超伝導特性が均一なREBCOエピ膜の作製が鍵となる。
1988年に科学技術庁金属材料技術研究所(現・物質・材料研究機構)の前田弘のグループによって開発された。90ケルビン(K)以上で超伝導転移を起こす化合物で化学式はBi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀である。構成する元素の頭文字をとってBSCCO（ビスコ）または、構成元素の物質量比（モル比）からBi2223（ビスマスにににさん）とも呼ばれる。
イットリウム(Y)を含む、90ケルビン(K)以上で超伝導転移を起こす化合物で、Y系高温超伝導体、Y系銅酸化物高温超伝導体とも書かれ、化学式は YBa2Cu₃O₇ である。構成する元素の頭文字をとってYBCO（ワイビーシーオー）または、構成元素の物質量比（モル比）からY123（イットリウムいちにさん）とも呼ばれる。初めて発見された液体窒素の沸点(77 K)を超える転移温度をもつ超伝導体。
銅酸化物高温超伝導体は全て、ペロブスカイト構造を基礎とした結晶構造をしていて、2次元正方格子CuO₂面がシート状に広がっていて、このシートの上下にはランタノイド等による電気伝導をブロックする層があり、CuO₂面とブロック層が交互に積層する構造をとっている。またブロック層が存在しない無限層と呼ばれるものもある。
高温超伝導においても従来型の超伝導と同様にクーパー対が形成されていることが分かっている。従来型超伝導では、BCS理論により、フォノンを媒介とするクーパー対の形成機構が解明されているのに対し、高温超伝導におけるクーパー対の形成機構に関しては、完全な意見の一致は得られていない。高温超伝導体の発見後すぐに行われた同位体効果実験から、高温超伝導機構はフォノン機構では説明できないとされている。膨大な実験的・理論的な研究により、高温超伝導物質中のCuO₂2次元面内の電子系における、反強磁性的なスピンの揺らぎを媒介にしたクーパー対形成機構で、高温超伝導の機構を理解できるという立場が主流となっている。しかし酸素の同位体置換により超伝導電子密度が変化するという報告もあり、フォノンも何らかの寄与をしているものと考えられている。
高温超伝導体にはキャリアがホールであるものと、電子のものの2種類がある。前者をホールドープ型、またはp型と呼ばれ、後者は電子ドープ型、またはn型と呼ばれる。ホールドープ型の高温超伝導体はホール濃度と温度により、右図のような状態をとる。ホール濃度がゼロのとき、反強磁性となり、ドープをすると反強磁性が消え、擬ギャップと呼ばれる状態になる。さらにドープすると超伝導になる。ドープを増やすと超伝導転移温度は上昇する。この領域をアンダードープ領域と呼ぶ。さらにドープすると転移温度は下がる。この領域をオーバードープ領域と呼ぶ。これ以上ドープすると超伝導は消え金属的になる。
寛政10年（1798年）5月28日、常陸水戸藩主徳川治保の三男として江戸小石川の水戸藩上屋敷で生まれる。文化7年（1810年）10月15日に土浦藩の第8代藩主土屋寛直が継嗣無く死去したため、土浦藩の政治工作により、寛直の養女（妹）を正室に迎えた上で彦直が婿養子として家督を継ぐこととなり、寛直は文化8年（1811年）10月2日に死去したことにして、その後の11月23日に正式に家督を継いだ。文化8年（1811年）の藩主就任直後に大火が起こって、藩財政難の一因を成した。文化14年（1817年）9月10日に奏者番に任じられ、文政11年（1828年）11月1日に寺社奉行に任じられる。しかし文政2年（1819年）に旱魃、天保7年（1836年）に冷害、大洪水などの被害を受けるなど、藩財政のさらなる困窮を招いた。天保9年（1838年）12月7日、眼病により（失明とも）41歳で家督を長男の寅直に譲って、深川（現在の江東区森下4・5丁目）の下屋敷に隠居した。弘化4年（1847年）7月23日に死去した。享年50。