Improving Quantitative EDS Chemical Analysis of Alloy Nanoparticles by PCA Denoising: Part II. Uncertainty Intervals

Autor(es)

Moreira, Murilo ; Hillenkamp, Matthias ; Divitini, Giorgio ; Tizei, Luiz H. G. ; Ducati, Caterina ; Cotta, Monica A. ; Rodrigues, Varlei ; Ugarte, Daniel

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Microscopy and Microanalysis; v. 28, n. 3, p. 9-pg., 2022-04-18.

Resumo

Analytical studies of nanoparticles (NPs) are frequently based on huge datasets derived from hyperspectral images acquired using scanning transmission electron microscopy. These large datasets require machine learning computational tools to reduce dimensionality and extract relevant information. Principal component analysis (PCA) is a commonly used procedure to reconstruct information and generate a denoised dataset; however, several open questions remain regarding the accuracy and precision of reconstructions. Here, we use experiments and simulations to test the effect of PCA processing on data obtained from AuAg alloy NPs a few nanometers wide with different compositions. This study aims to address the reliability of chemical quantification after PCA processing. Our results show that the PCA treatment mitigates the contribution of Poisson noise and leads to better quantification, indicating that denoised results may be reliable from the point of view of both uncertainty and accuracy for properly planned experiments. However, the initial data need to be of sufficient quality: these results can only be obtained if the signal-to-noise ratio of input data exceeds a minimal value to avoid the occurrence of random noise bias in the PCA reconstructions. (AU)

• Processo FAPESP: 14/01045-0 - Estudo por técnicas avançadas de microscopia eletrônica de agregados metálicos e materiais nanocompósitos utilizados em aplicações fotovoltaicas
• Beneficiário: Daniel Mario Ugarte
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Processo FAPESP: 13/10957-0 - Interação Xylella fastidiosa-inseto vetor-planta hospedeira e abordagens para o controle da clorose variegada dos citros e cancro cítrico
• Beneficiário: Alessandra Alves de Souza
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 16/12807-4 - Camadas de polímero com incorporação de nanopartículas metálicas: plataforma para construção de bio(sensores)
• Beneficiário: Osvaldo Novais de Oliveira Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
• Processo FAPESP: 07/01722-9 - Desenvolvimento de uma fonte de nano-agregados metálicos selecionados em massa
• Beneficiário: Varlei Rodrigues
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 13/02300-1 - Nanofios semicondutores: mecanismos de formação e aplicação em biossensores
• Beneficiário: Mônica Alonso Cotta
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular