A birrefringência fotoinduzida e a formação de grades de relevo vêm sendo extensivamente investigadas em filmes de azopolímeros, obtidos por diversas técnicas de fabricação. Embora para azopolímeros amorfos já haja modelos bem estabelecidos tanto para explicar a dinâmica de fotoindução da birrefringência quanto para o transporte de massa que leva à formação de grades de relevo, o mesmo não ocorre para os azopolímeros líquido-cristalinos. Numa tentativa de contribuir para dirimir dúvidas da literatura, nesta dissertação foi sintetizado um azopolímero com diferentes massas molares, depois empregado em medidas de armazenamento óptico e fotoinscrição de grades de relevo. A síntese dos polímeros foi feita a partir do 4,4-difenilmetano-diisocianato (MDI) e de um azomonômero, sintetizado em três etapas: síntese do azocorante, incorporação do segmento flexível e funcionalização do monômero. Os materiais foram caracterizados por espectroscopia ultravioleta-visível (UV-Vis), espectroscopia infravermelha (FTIR) e ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H-RMN). A massa molecular dos polímeros (Mn e Mw) foi determinada por cromatografia de exclusão de tamanha (HPSEC). Através de calorimetria diferencial exploratória (DSC), microscopia óptica polarizada e difração de raios X foram comprovadas as propriedades líquido-cristalinas do azomonômero e dos polímeros. A transição da fase anisotrópica para a isotrópica ocorreu em aproximadamente 79oC no monômero e 84oC para os polímeros. Filmes de Langmuir estáveis foram obtidos para os polímeros na interface ar-água, propiciando a transferência para substratos sólidos na forma de filmes Langmuir-Blodgett (LB). Esses filmes foram usados para armazenamento óptico, sendo que a birrefringência fotoinduzida foi mais alta do que em filmes cast, provavelmente devido à melhor organização do filme LB. Grades de relevo foram inscritas nos dois tipos de filme usando um laser de baixa intensidade, ao contrário do que encontra na literatura, em que grades só são formadas se lasers de altas intensidades são empregados. Embora a amplitude das grades seja pequena e o processo de fotoinscrição ainda precise ser otimizado, este resultado abre novas perspectivas de emprego de azopolímeros líquido-cristalinos. / Photoinduced birefringence and surface-relief gratings (SRGs) have been extensively investigated in azopolymer films obtained with various film-fabrication methods. Even though well-established models exist for amorphous azopolymers which explain the dynamics of photoinduced birefringence and mass transport leading to SRGs, the same is not true for liquid-crystalline azopolymers. In an attempt to try and resolve controversies in the literature, in this work we synthesized an azopolymer with two different molar masses, which were then employed in optical storage and photoinscription of SRGs. The synthesis was performed with 4,4-diphenylmethane-diisocyanate (MDI) and an azomonomer obtained in a 3-step procedure: synthesis of the azodye, incorporation of the flexible segment and functionalization of the monomer. The materials were characterized by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), infrared spectroscopy (FTIR) and proton nuclear magnetic resonance (1H-NMR). The molar mass of the polymers was determined by high performance size exclusion chromatography (HPSEC). The liquid-crystalline properties of the azomonomer and azopolymers were confirmed via differential scanning calorimetry (DSC), polarized optical microscopy and X-ray diffraction, with a isotropic-liquid crystal phase transition occurring at ca 79oC and 84oC for the monomer and polymers, respectively. Stable Langmuir films made with the azopolymers could be formed at the air-water interface, which were transferred onto solid substrates in the form of Langmuir-Blodgett (LB) films. These LB films could be used in optical storage experiments, with the photoinduced birefringence being higher than in cast films of the same azopolymers, probably due to the better organization of the nanostructured LB films. SRGs could be photoinscribed on both types of film with a low-intensity laser beam, in contrast to the reports in the literature, according to which SRGs can only be inscribed on liquid-crystalline azopolymer samples if high laser intensities are used. Though the SRG amplitude was small and the photoinscription process still needs to be optimized, this finding may open the way for a host of new applications of liquid-crystalline azopolymers.

Esta tese descreve a fabricação, caracterização e possíveis aplicações de compósitos poliméricos nanoestruturados obtidos pela técnica de automontagem. Três sistemas distintos foram analisados: i) nanocompósitos contendo azopolímeros e azocorantes, ii) nanocompósitos contendo compostos de coordenação macrocíclicos (ftalocianinas), e iii) nanocompósitos contendo materiais do tipo doador-receptor, à base de poli(p-fenileno vinileno) (PPV) e azocorantes. Nos compósitos contendo azobenzeno, exploramos as propriedades de birrefringência e a formação de grades de relevo fotoinduzidas. Dois compostos contendo azobenzeno foram utilizados: um copolímero com cromóforos de azobenzeno ligados covalentemente à cadeia principal (Ma-co-DR13) e um azocorante comercial de baixo peso molecular, Brilliant Yellow (BY). Verificou-se através de experimentos de armazenamento óptico que o tempo de escrita até a saturação é muito maior (cerca de 30 min.) que em filmes de azopolímeros produzidos por outras técnicas como casting, em que este tempo é da ordem de dezenas de segundos. O longo tempo foi atribuído às fortes interações eletrostáticas entre as camadas dos filmes automontados, restringindo o processo de reorientação molecular, necessário à indução da birrefringência. Verificamos também que a presença de água entre as camadas do filme exerce influência significativa sobre o tempo de escrita. O tempo característico de escrita diminui de 8 min. para um filme seco para 2 min. após imersão em água. Este efeito é completamente reversível, ou seja, o tempo característico volta a aumentar se o filme for mantido em dessecador durante alguns dias. Grades de relevo foram inscritas nos filmes de BY e analisadas com micro-espectroscopia Raman. Os resultados mostraram um grau variável de fotodegradação no processo de inscrição das grades, dependendo do policátion ou dos parâmetros de fabricação dos filmes, como o pH das soluções. Qualitativamente, a menor ocorrência de fotodegradação foi observada em filmes de poli(alilamina hidroclorada) (P AH) e BY, preparados em soluções de pH = 10. Para os filmes fabricados com ftalocianina tetrasulfonada de ferro (FeTsPc), a combinação das técnicas de espectroscopia no UV-VIS. e no infavermelho (modos transmissão e reflexão) revelou a existência de ligações não-usuais específicas entre o átomo central de ferro da FeTsPc e os grupos não ionizados (NH2) da PAH, usada como policátion. A existência dessas interações ainda não havia sido relatada na literatura e é devida à estrutura de camadas extremamente finas de PAH e FeTsPc. A espessura média de uma bicamada de PAHlFeTsPc foi estimada em cerca de 10 \'Angstron\'. No terceiro tópico abordado, estudamos o processo de transferência de energia entre camadas automontadas de poli(p-fenileno vinileno) (PPV) e do azocorante BY. A transferência de energia pôde ser controlada não só pela variação da distância entre doador e receptor, mas principalmente pelo foto alinhamento das moléculas do BY (receptor) numa direção perpendicular à direção preferencial de emissão do PPV. Esse fotoalinhamento diminui a transferência de energia entre PPV e BY, resultando em um aumento de até 4 vezes na intensidade da fotoluminescência do filme. / This thesis describes the fabrication and possible applications of layer-by-Iayer (LBL) nanostructured films for three distinct systems comprising i) azopolymers and azodyes, ii) organometallic molecules (phthalocyanines) and iii) luminescent polymers and azodyes. Optically induced birefringence and surface relief gratings (SRGs) were studied in the azobenzene-containing composites, using a side-chain azopolymer (Ma-co-DR13) and a commercially available azodye, viz. Brilliant Yellow (BY). Optical storage experiments showed that the writing time required to induce birefringence (up to the saturation) in LBL films of Ma-co-DR13 is ca. 30 min, which is considerably longer than the times required in cast films of azopolymers (tens of seconds). The long writing time was attributed to the electrostatic interactions between the layers in the LBL film, which preclude photoisomerization or the reorientational processes for the azobenzene molecules.ln addition, entrained water in the films was found to affect the writing time. For example, the characteristic writing time decreases from 8 min. for a dry film to ca.2 min. for a film immersed for some minutes in water. This effect was completely reversible. Surface relief gratings were inscribed on LBL films from BY and analyzed with micro-Raman spectroscopy. The Raman spectra revealed that the process for SRG inscription is not entirely light-driven, with the occurrence of photodegradation. Such photodegradation can be minimized upon the appropriate choice of the polycations as well as the experimental conditions used for film fabrication. The lowest level of photodegradation was observed for films of poly(allylamine hydrochloride) (PAH) and BY fabricated from pH 10 solutions. Organometallic supramolecular composites were built using iron tetrasulfonated phthalocyanine (FeTsPc) and P AH as polycation. The combination of electronic and vibrational spectroscopic techniques showed the presence of unusual specific interactions between the central atom of FeTsPc and non-protonated groups from P AH (NH2). These interactions are believed to occur due to the intimate contact between the materials in the very thin PAH/FeTsPc LBL films, whose thickness was 10 ?Angstron? per bilayer. In the poly(p-fenilene vinylene) (PPV) (donor) and BY (acceptor) system, the resonant energy transfer process was exploited to control luminescence. The quenching in luminescence could be controlled by varying the distance between the PPV and BY layers, similarly to what has been reported in the literature. The novelty in this work, however, was the fine-tuning of luminescence achieved with the photoalignment of the acceptor molecules (BY). For example, the intensity of the photoluminescence increased 4 times upon the photoalignment for 10 min. of the BY chromophores.

Azopolímeros apresentam propriedades de fotoisomerização, úteis para confecção de memórias ópticas, que dependem da arquitetura molecular do azopolímero e do filme formado a partir dele. Neste trabalho foram sintetizados polímeros com arquitetura molecular controlada, usando os azomonômeros [4-(N-etil-N-2-(metacriloxietil)) amino-2\'-cloro-4\'-nitroazobenzeno] (DR13MA) e [4-(N-etil-N-2-(metacriloxietil)) aminoazobenzeno] (MAEAMA). Para a síntese de homopolímeros e copolímeros em bloco foram utilizados dois métodos: NMRP - polimerização radicalar mediada por nitróxidos e ATRP - polimerização radicalar por transferência de átomo. Foram produzidos copolímeros dibloco, com um dos blocos contendo azocorantes, pela reação do monômero DR13MA com macroiniciadores poliestireno (PS) no método NMRP, e poli(metacrilato de metila) (PMMA) via ATRP. Homopolímeros de ambos os azomonômeros foram sintetizados por ATRP, e assim como os copolímeros em bloco mostraram cadeias com baixa polidispersividade. Complementando o trabalho de síntese, foram estudadas as propriedades dos materiais na interface ar-água, utilizando filmes de Langmuir, e procedeu-se a transferência dos mesmos para substratos sólidos formando filmes Langmuir-Blodgett (LB). Nos filmes de Langmuir foi observada a conformação e as interações (agregação) das moléculas dos materiais, destacadamente, no caso do homopolímero HPMAEA, foi observado um patamar próximo a 8 mN/m na isoterma de pressão de superfície, indicando haver reorganização do material no filme. Os filmes LB serviram como objeto de estudo das propriedades ópticas dos compostos, e no caso do homopolímero HPDR13 sintetizado via ATRP, pela primeira vez foi possível a realização de medidas em filmes puros do material. Medidas de armazenamento óptico foram realizadas para comprovar a aplicabilidade dos materiais em memórias ópticas. No caso do terpolímero PS-b-[MMA-co-DR13] sintetizado por NMRP, os resultados de armazenamento foram semelhantes aos obtidos com blendas. Para o homopolímero HPMAEA, uma grande influência do tipo de filme empregado (cast ou LB) foi observada no tempo de escrita das memórias, com o tempo para o filme LB sendo 26 vezes menor. Copolímeros em bloco PMMA-b-DR13 podem ser vantajosos por aliarem as propriedades ópticas do homopolímero HPDR13 à maior estabilidade térmica e mecânica do PMMA. / Azopolymers display photoisomerization properties, which can be exploited in optical memories, and depend strongly on the molecular architecture of the polymer chain and kind of film employed. In this work, azopolymers with controlled molecular architecture were synthesized using the azomonomers [4-(N-ethyl-N-2(methacryloxyethyl))amino-2\'-chloro-4\'-nitroazobenzene](DR13MA)and[4-(N-ethyl-N-2-(methacryloxyethyl))aminoazobenzene] (MAEAMA). Two methods were used to synthesize homopolymers and block-copolymers: NMRP - Nitroxide-mediated radical polymerization and ATRP - Atom transfer radical polymerization. Diblock-copolymers were produced, with one block composed by azodyes units, by reacting the monomer DR13MA with a polystyrene (PS) macroinitiator via NMRP, or with poly(methyl methacrylate) (PMMA) macroinitiator via ATRP. Homopolymers of both azomonomers were synthesized by ATRP, and - analogously to the blockcopolymers - exhibited controlled structure with a small polydispersity. The synthesized polymers were then used in the formation of Langmuir films at the air-water interface, which could be transferred onto solid substrates forming Langmuir-Blodgett (LB) films. In Langmuir films, an investigation was made of the conformation and interactions (aggregation) of the film-forming molecules. Interestingly, a plateau was observed at 8 mN/m in the surface pressure isotherm for the HPMAEA homopolymer, pointing to a reorganization of the polymer during compression. For HPDR13 produced by ATRP, it was possible to deposit LB films with no need to use surfactants, unlike the case of HPDR13 synthesized by conventional methods. Optical storage measurements were performed to demonstrate the applicability of the azo-containing materials in optical memories. For the terpolymer PS-b-[MMA-co-DR13] made by NMRP, the storage results were similar to those obtained with blends. In the case of the homopolymer HPMAEA, a large influence of the kind of film used (cast or LB) was observed in the writing time of the memories, with the writing time for the LB film being 26 times faster. PMMA-b-DR13 block-copolymers may be advantageous in combining the optical properties of the homopolymer HPDR13 with the thermal and mechanical stability of PMMA.

Rewritable photochrome-based 3D optical data storage requires photochromic molecules with high two-photon absorption (2PA) cross sections. Currently, the low value of two-photon absorption cross sections of existing photochromes makes them unsuitable for practical application in 3D data storage. Worldwide attempts to increase the cross section of photochromic molecules by altering the chemical structure have yielded poor results. In this work, two ways to increase the two-photon absorption cross sections of photochromes were investigated. In the first method, partial success demonstrated by extending the conjugation of a photochromic molecule, a high two-photon absorption cross section of the closed form isomer and high photoconversion to the closed form were realized. At the same time, a decrease in photoswitching quantum yield and low photoconversion to open form was observed. A discussion is provided to explain the results, suggesting that the proposed method of extending the conjugation may not solve the problem. For this reason a new method for effective two-photon absorption cross section enhancement of photochromes was proposed. As a proof of principle, a new two-photon absorbing dye with a hydrogen bonding moiety was synthesized and used for the formation of supramolecular structures with a photochromic compound. Theoretical reasoning and experimental demonstration of energy transfer from the dye to the photochrome under one and two-photon excitation confirmed the practical value of the method. The effects of a 2PA dye on the photochromic properties of a diarylethene were investigated using a model compound to simplify data analysis. Formation of supramolecular structures was revealed using ¹H NMR spectroscopic methods. The model compound, having the same hydrogen bonding moiety as 2PA dye, has been demonstrated to bind with photochrome molecules at very low concentrations. Photochromic properties of 2,3-bis(2,4,5-trimethyl-3-thienyl)maleimide, including conversions at the photostationary state, extinction coefficients, photoisomerization reaction rates and quantum yields, were shown to be affected by hydrogen bonding with the model compound - 2,6-bis-(acetamido)pyridine. The extent of this change was determined and discussed, demonstrating a balanced supramolecular strategy to modulate photochemical and photophysical properties of this important class of photochromic material.

<p>FRET-enabled optical computing is a new computing paradigm that uses the energy of incident photons to perform computation in molecular-scale circuits composed of inter-communicating photoactive molecules. Unlike conventional computing approaches, computation in these circuits does not require any electric current; instead, it relies on the controlled-migration of energy in the circuit through a phenomenon called Förster Resonance Energy Transfer (FRET). This, coupled with other unique features of FRET circuits can enable computing in new domains that are unachievable by the conventional semiconductor-based computing, such as in-cell computing or targeted drug delivery. In this thesis, we explore novel FRET-based multiplexing techniques to significantly increase the storage density of optical storage media. Further, we develop analysis algorithms, and computer-aided design tools for FRET circuits.</p><p>Existing computer-aided design tools for FRET circuits are predominantly ad hoc and specific to particular functionalities. We develop a generic design-automation framework for FRET-circuit optimization that is not limited to any particular functionality. We also show that within a fixed time-budget, the low-speed of Monte-Carlo-based FRET-simulation (MCS) algorithms can have a potentially-significant negative impact on the quality of the design process, and to address this issue, we design and implement a fast FRET-simulation algorithm which is up to several million times faster than existing MCS algorithms. We finally exploit the unique features of FRET-enabled optical computing to develop novel multiplexing techniques that enable orders of magnitude higher storage density compared to conventional optical storage media, such as DVD or Blu-Ray.</p> / Dissertation

Polímeros contendo grupos azo-benzênicos têm sido estudados devido a sua capacidade para óptica não linear, formação de superfícies de relevo e de birrefringência fotoinduzida. O fator que possibilita essas aplicações é a propriedade de fotoisomerização reversível trans-cis-trans do grupo azo que produz a sua reorientação molecular. Neste trabalho foram produzidos filmes casting do poliuretano MDI-DR19 derivado de azo-benzeno. Estudou-se o crescimento e decaimento da birrefringência para diferentes valores de potência da luz de excitação da fotoisomerização. Os resultados experimentais do crescimento e decaimento foram analisados usando duas exponenciais e eles mostraram que o polímero MDI-DR19 apresenta boas características para utilização em armazenamento óptico pois cerca de 65% da birrefringência induzida no material permanece por longos intervalos de tempo. Ilustramos o processo de armazenamento de informação gravando uma imagem de birrefringência num filme de MDI-DR19. Foram também produzidas grades de relevo em filmes de MDI-DR19 utilizando franjas de interferência produzidas com luz de polarização P e S. Essas grades apresentaram alta uniformidade e características compatíveis com as mostradas na literatura. / Polymers containing azobenzenic groups have been studied due to their applications on non-linear optics, surface relief gratings (SRG) and photoinduced anisotropy for optical storage. The reversal photoisomerization trans-cis-trans property of the azo group induces a molecular reorientation. In this work, cast films of na azobenzene derivative, the polyurethane MDI-DR19, were studied. The build-up and decay of the birefringence were studied as a function of the photoisomerization exciting light power. The data of the build-up and decay of the birefringence were fitted with a bi-exponential function, which shows the stability of the MDI-DR19 for application in optical storage, since 65% of the induced birefringence remains after a long time. The optical storage is illustrated by recording a birefringence image in a film of MDI-DR19. It was also performed a SRG over films of MDI-DR19 applying an interference finger pattern with a P and S polarized light. The light induced gratings shows good uniformity and characteristics compatible with those presented in the literature.

A new technique for optical pattern recognition with two-center recording of persistent holograms in doubly doped LiNbO₃3:Fe:Mn crystal is presented, by which the holograms are localized in separate slices along the recording medium. The localized recording method has the distinctive advantage of selective recording and erasure of the individual holograms without affecting the entire holographic recording medium. This capability enables dynamic content modification of the optical pattern recognition systems. Also, the diffraction efficiency of localized holograms is much larger than that of the normal volume multiplexed holograms. It is theoretically shown that the localized holographic correlator (LHC) outperforms the conventional volume holographic correlators in terms of crosstalk, shift invariance, and capacity. The LHC is experimentally demonstrated. Several persistent holograms are localized within separate slices as close as 33 μm apart along the crystal. The excessive diffraction efficiency of the localized holograms is employed to enhance the LHC robustness through multiplexing several holograms per pattern within individual slices of the recording medium. A holographic data storage system based on two-center holographic recording in a doubly doped LiNbO3:Fe:Mn crystal is developed with angular multiplexing capability. The associated imaging system has been optimized for the pixel matching of pixelated bit patterns generated by a spatial light modulator (SLM) through the recording medium onto a camera. The initial multiplexed holograms show promising contrast of dark and bright pixels. With the optimized imaging system of the developed holographic memory, the implementation of a dynamic read/write data storage system with localized recording is envisioned. The large diffraction efficiency of the localized holograms enables multilevel (M-ary) data coding to improve the storage density of the system.

Polímeros contendo grupos azo-benzênicos têm sido estudados devido a sua capacidade para óptica não linear, formação de superfícies de relevo e de birrefringência fotoinduzida. O fator que possibilita essas aplicações é a propriedade de fotoisomerização reversível trans-cis-trans do grupo azo que produz a sua reorientação molecular. Neste trabalho foram produzidos filmes casting do poliuretano MDI-DR19 derivado de azo-benzeno. Estudou-se o crescimento e decaimento da birrefringência para diferentes valores de potência da luz de excitação da fotoisomerização. Os resultados experimentais do crescimento e decaimento foram analisados usando duas exponenciais e eles mostraram que o polímero MDI-DR19 apresenta boas características para utilização em armazenamento óptico pois cerca de 65% da birrefringência induzida no material permanece por longos intervalos de tempo. Ilustramos o processo de armazenamento de informação gravando uma imagem de birrefringência num filme de MDI-DR19. Foram também produzidas grades de relevo em filmes de MDI-DR19 utilizando franjas de interferência produzidas com luz de polarização P e S. Essas grades apresentaram alta uniformidade e características compatíveis com as mostradas na literatura. / Polymers containing azobenzenic groups have been studied due to their applications on non-linear optics, surface relief gratings (SRG) and photoinduced anisotropy for optical storage. The reversal photoisomerization trans-cis-trans property of the azo group induces a molecular reorientation. In this work, cast films of na azobenzene derivative, the polyurethane MDI-DR19, were studied. The build-up and decay of the birefringence were studied as a function of the photoisomerization exciting light power. The data of the build-up and decay of the birefringence were fitted with a bi-exponential function, which shows the stability of the MDI-DR19 for application in optical storage, since 65% of the induced birefringence remains after a long time. The optical storage is illustrated by recording a birefringence image in a film of MDI-DR19. It was also performed a SRG over films of MDI-DR19 applying an interference finger pattern with a P and S polarized light. The light induced gratings shows good uniformity and characteristics compatible with those presented in the literature.

ANP; FINEP; MCT; CAPES / Este trabalho objetiva otimizar a localização de um robô móvel para a inspeção dos tanques de armazenamento de GLP -- Gás Liquefeito de Petróleo -- e permitir a navegação autônoma deste robô por toda a superfície do tanque. A falta de marcos no interior dos tanques levou ao desenvolvimento de uma solução envolvendo detecção de pequenas estruturas com sensores LIDAR (Light Detection and Ranging - Detecção e Telemetria por Luz) aplicada aos cordões de solda, estes sim presentes no interior do tanque, que é apresentada na primeira parte do trabalho. Em seguida, aplicando uma técnica de fusão de dados, as diferentes fontes de odometria presentes no robô são combinadas, permitindo uma precisão mais elevada na inspeção de modo geral. Por fim, o mapeamento e navegação simultâneos do exterior da esfera é abordado, a fim de se adicionar uma camada suplementar ao mapa digital, indicando os locais onde existem falhas. Testes para validação de cada uma das técnicas foram efetuados e uma análise de desempenho é apresentada ao final do trabalho. / This work aims to optimize localization of a climbing inspection robot for spherical LPG -- Liquified Petroleum Gas -- tanks and allow autonomous navigation along the entire surface of these tanks. One solution envolving small structures detection using LIDAR sensors is applied to the weld beads that are present inside the tanks. This solution is developed on the first part of this work. Following, a data fusion technique is used to combine the diferent odometry sources on the robot, resulting in a better, higher precision on the inspection as a whole. Finnaly, simultaneous mapping and navigation on the exterior of the spherical tank was studied in order to add one extra layer to the digital map, pinpointing the places where failures and weld beams were found. Validation tests for each one of this techniques are carried out and a performance analysis is also documented herein.

ANP; FINEP; MCT; CAPES / Este trabalho objetiva otimizar a localização de um robô móvel para a inspeção dos tanques de armazenamento de GLP -- Gás Liquefeito de Petróleo -- e permitir a navegação autônoma deste robô por toda a superfície do tanque. A falta de marcos no interior dos tanques levou ao desenvolvimento de uma solução envolvendo detecção de pequenas estruturas com sensores LIDAR (Light Detection and Ranging - Detecção e Telemetria por Luz) aplicada aos cordões de solda, estes sim presentes no interior do tanque, que é apresentada na primeira parte do trabalho. Em seguida, aplicando uma técnica de fusão de dados, as diferentes fontes de odometria presentes no robô são combinadas, permitindo uma precisão mais elevada na inspeção de modo geral. Por fim, o mapeamento e navegação simultâneos do exterior da esfera é abordado, a fim de se adicionar uma camada suplementar ao mapa digital, indicando os locais onde existem falhas. Testes para validação de cada uma das técnicas foram efetuados e uma análise de desempenho é apresentada ao final do trabalho. / This work aims to optimize localization of a climbing inspection robot for spherical LPG -- Liquified Petroleum Gas -- tanks and allow autonomous navigation along the entire surface of these tanks. One solution envolving small structures detection using LIDAR sensors is applied to the weld beads that are present inside the tanks. This solution is developed on the first part of this work. Following, a data fusion technique is used to combine the diferent odometry sources on the robot, resulting in a better, higher precision on the inspection as a whole. Finnaly, simultaneous mapping and navigation on the exterior of the spherical tank was studied in order to add one extra layer to the digital map, pinpointing the places where failures and weld beams were found. Validation tests for each one of this techniques are carried out and a performance analysis is also documented herein.