Abstract The use of machine learning in computational molecular design has great potential to accelerate the discovery of innovative materials. However, its practical benefits still remain unproven in real-world applications, particularly in polymer science. We demonstrate the successful discovery of new polymers with high thermal conductivity, inspired by machine-learning-assisted polymer chemistry. This discovery was made by the interplay between machine intelligence trained on a substantially limited amount of polymeric properties data, expertise from laboratory synthesis and advanced technologies for thermophysical property measurements. Using a molecular design algorithm trained to recognize quantitative structure—property relationships with respect to thermal conductivity and other targeted polymeric properties, we identified thousands of promising hypothetical polymers. From these candidates, three were selected for monomer synthesis and polymerization because of their synthetic accessibility and their potential for ease of processing in further applications. The synthesized polymers reached thermal conductivities of 0.18–0.41 W/mK, which are comparable to those of state-of-the-art polymers in non-composite thermo-plastics.

Addressing contact resistance challenges at the interface between metals and transition-metal dichalcogenides (TMDs) remains a complex task due to the persistent Fermi level pinning (FLP) effect near the conduction band minima. Various methods have been explored to mitigate FLP by reducing the chemical interaction between metals and semiconductors. However, these approaches often lead to undesirable consequences, such as reduced adhesion and increased tunneling resistance, ultimately resulting in poor interface quality. A promising solution to overcome these limitations lies in the use of substitutionally doped semiconductor/metal interfaces. We conducted a thorough investigation using first-principles calculations, focusing on S-substituted WS2-metal interfaces involving commonly used metals such as Ag, Au, Cu, Pd, Pt, Sc, and Ti. Additionally, we explored the incorporation of nonmetallic dopants, including C, Cl, N, F, O, and P, into the WS2 surface. Our analysis revolved around several critical parameters, including adhesion strength, Schottky barrier height (SBH), tunnel barrier, charge transfer across the interface, and interface dipole formation. Our study demonstrated that substitutionally doped interfaces can undergo Fermi level depinning while maintaining an enhanced adhesion strength and lower tunneling barrier at the interface. This finding marks a departure from existing methods and offers a promising avenue for inducing p-type contact polarity and addressing contact resistance challenges in TMDs.

MnBi2Te4 (MBT) is an intrinsically magnetic topological material that possesses unique properties due to the quantum Hall effect. However, the low Mn–Bi mixed antisite formation energy is detrimental to these properties as it alters the long-range magnetic ordering in the Mn layer. Therefore, it is crucial to destabilize the antisite defects in MBT while preserving the favorable electronic properties. To this end, we utilized a screening approach to understand the role of dopants in the Mn and Bi sites. We find that Sc, Y, and La dopings prefer substitutions on the Bi site and significantly increase the Mn–Bi antisite defect formation energy. We find that the contribution from the empty s and d states of Sc, Y, and La around the Fermi level is insignificant. However, at the high concentration limit, the Bi–Te octahedra are significantly modified with doping, leading to important changes in the band structure.

There has been a marked increase in interest in high-temperature superconductors over the past few years, sparked by their potential to revolutionize multiple fields, including energy generation and transportation. A particularly promising avenue of exploration has emerged in the form of ternary superhydrides, compounds composed of hydrogen along with two other rare-earth elements. Our investigation focuses on the search for Y–Th–H ternary compounds; employing an evolutionary search methodology complemented by electron–phonon calculations reveals a stable superhydride, P6̅m2-YThH18, capable of exhibiting a critical temperature (Tc) as high as 222 K at 200 GPa along a few low-Tc novel hydrides. Our analysis explores the possibility of alloyed structure formation from the disordered condition of Th-doped YH9 and establishes that the P6̅m2-YThH18 is indeed a structurally ordered structure. This opens up an exciting avenue for research on multinary superhydrides, which could facilitate experimental synthesis and provides potential implications for high-temperature superconductivity research.