原子間力顕微鏡 (AFM) 市場 – 世界の業界規模、シェア、傾向、機会、予測、提供製品 (原子間力顕微鏡、プローブ、ソフトウェア)、グレード (研究グレード AFM、産業グレード AFM)、アプリケーション (学術、半導体および電子機器、生命科学、材料科学、その他)、地域別、競合予測別、2018～2028 年

市場概要

世界の原子間力顕微鏡 (AFM) 市場は、ナノスケールの研究と技術の最前線にあるダイナミックで急速に進化する分野です。AFM は、科学者や研究者が原子レベルや分子レベルで材料を探索および操作できるようにする強力なツールであり、幅広い業界やアプリケーションで非常に役立ちます。

AFM 市場の主な推進力の 1 つは、ナノテクノロジーの進歩におけるその重要な役割です。学界、政府研究所、産業界の研究者は、ナノ材料の調査、生物学的サンプルの研究、材料科学、生命科学、半導体技術などの分野での最先端の研究を行うために AFM に依存しています。

この市場は、並外れた精度、解像度、汎用性を提供する研究グレードの AFM システムに対する強い需要が特徴です。これらの機器は、画期的な研究に携わる学術機関や研究施設にとって不可欠です。さらに、AFM は半導体およびエレクトロニクス業界で幅広く利用されており、品質管理、デバイスの特性評価、および故障解析において重要な役割を果たしています。

技術の進歩が市場の成長を牽引し続けており、メーカーは AFM 機能を強化するために研究開発に投資しています。これらの進歩により、高度な機能と改善されたパフォーマンスを備えた最先端の AFM システムが導入されました。

AFM 市場は世界規模で展開しており、アジア太平洋、北米、ヨーロッパなどの地域がその成長に大きく貢献しています。特にアジア太平洋地域は、研究活動の拡大、学術機関の充実、半導体産業の急成長に牽引され、主要な勢力として浮上しています。

主要な市場推進要因

ナノテクノロジーの用途拡大

世界の原子間力顕微鏡 (AFM) 市場の成長を牽引する主な要因の 1 つは、ナノテクノロジーの用途の拡大です。AFM は、ナノサイエンスとナノテクノロジーの分野で研究する研究者や科学者にとって欠かせないツールとなっています。ナノスケールで高解像度の画像化と正確な測定が可能なため、研究者はナノ材料、ナノ構造、ナノ粒子をこれまでにない詳細さで研究できます。ナノテクノロジーが進歩し続ける中、AFM はナノスケール材料の特性評価と操作において極めて重要な役割を果たしており、高度な AFM システムと技術の需要が高まっています。

材料科学と研究の進歩

材料科学研究の進歩は、AFM 市場の大きな推進力となっています。材料科学の研究者は、ナノスケールでさまざまな材料の特性と動作を調査するために、ますます AFM に頼るようになっています。AFM を使用すると、材料の表面、機械的特性、および他の材料との相互作用を特性評価できます。これは、ナノ複合材料、生体材料、グラフェンなどの 2D 材料などの先進材料の開発に不可欠です。材料科学の研究が進化し続けるにつれて、材料特性評価のための特殊なモードと機能を備えた AFM システムの需要が高まっています。

生命科学と生物学研究

生命科学と生物学研究の分野では、さまざまなアプリケーションでの AFM の採用が推進されています。細胞、タンパク質、DNA などの生物学的サンプルの高解像度画像を提供する AFM の機能は、細胞構造と生体力学を理解するための新しい道を開きました。研究者は、タンパク質の折り畳み、細胞接着、単一分子の相互作用などのプロセスを研究するために AFM を使用します。さらに、AFM は細菌やウイルスの構造を研究するための微生物学の分野でも重要な役割を果たしています。生命科学研究が進歩するにつれて、生物学的用途に合わせた AFM システムの需要は増え続けています。

半導体および電子機器産業

半導体および電子機器産業は、AFM 市場のもう 1 つの主要な推進力です。AFM は、半導体材料の特性評価、欠陥の評価、および半導体デバイスの品質の確保に不可欠です。電子部品の継続的な小型化と電子機器用の先進材料の開発により、AFM は研究および品質管理プロセスで重要な役割を果たしています。さらに、AFM は半導体製造における故障解析およびプロセス開発にも使用されます。より小型で強力な電子機器の需要が高まるにつれて、半導体の研究と製造をサポートする AFM 技術の必要性も高まります。

再生可能技術のためのエネルギーと材料の研究

再生可能エネルギー源と持続可能な材料への世界的な注目が、エネルギーと材料の分野での研究を推進してきました。 AFM は、太陽電池、バッテリー、燃料電池などの再生可能エネルギー技術の材料の研究に役立ちます。研究者は、エネルギー変換と貯蔵に関連する材料、インターフェース、ナノスケール構造の特性を調べるために AFM を使用します。これには、電極材料、ナノ複合材料、エネルギー効率の高いコーティングの検査が含まれます。持続可能なエネルギーソリューションと材料の追求により、貴重な洞察を提供し、革新的な技術の開発に役立つ AFM システムの需要が高まっています。

主要な市場の課題

コストとアクセス性

世界の原子間力顕微鏡 (AFM) 市場が直面している主な課題の 1 つは、AFM 機器に関連するコストと、幅広い研究者や機関が利用できるかどうかです。高品質の AFM システムは高価になる可能性があり、十分な資金のある研究室や機関でしか利用できません。このコスト要因は、小規模な研究グループ、大学、新興市場にとって障壁となり、研究に AFM を導入する妨げとなる可能性があります。メーカーと研究者は、この課題に対処し、ナノスケールの画像化と測定へのアクセスを民主化するために、より手頃な AFM ソリューションの開発に継続的に取り組んでいます。

サンプルの準備と取り扱い

サンプルの準備と取り扱いは、AFM 市場における大きな課題です。AFM では、サンプルがナノスケールで平坦で、清潔で、安定している必要があり、これは時間がかかり、労働集約的なプロセスになる可能性があります。特に、生物学的サンプルは繊細で環境条件に敏感な場合があり、その準備はさらに困難になります。研究者は、アプリケーションによって異なるサンプルを効果的に準備および取り扱うための適切な技術とプロトコルを開発する必要があります。これらの課題を克服することは、正確で信頼性の高い AFM 測定を確実に行うために不可欠です。

複雑なデータ分析

AFM は高解像度の画像と正確な測定を提供しますが、AFM データの分析は複雑で時間がかかる場合があります。研究者は、多くの場合、大規模なデータセットを処理し、意味のある情報を抽出し、結果を正確に解釈する必要があります。複雑なデータ分析は、特に動的なプロセスや多面的なサンプルを扱う場合、研究ワークフローのボトルネックになる可能性があります。この課題に対処するには、ユーザーフレンドリーなソフトウェアツールの開発、データ分析手順の自動化、専門家のトレーニングとサポートの利用が必要です。

解像度とイメージングアーティファクト

AFM で高解像度のイメージングを実現することは、チップとサンプルの相互作用、機器の安定性、イメージングアーティファクトなど、さまざまな要因により困難になる可能性があります。イメージングアーティファクトは、取得したデータの不正確さやサンプルの特徴の誤った解釈につながる可能性があります。研究者はこれらの課題を認識し、信頼性の高い結果を得るために高度な技術とキャリブレーション手順を使用する必要があります。さらに、動的モードや非接触モードなどの特殊な AFM 技術の開発は、これらの解像度の課題の一部を克服するのに役立ちます。

マルチモーダル統合

研究者がサンプルに関する包括的な洞察を得ようとすると、多くの場合、AFM を他の顕微鏡法や分光法と組み合わせたマルチモーダル画像化と分析が必要になります。AFM を他の機器と統合することは技術的に難しい場合があり、データ取得システムの正確な調整、同期、互換性が必要です。さらに、各技術には独自の操作要件と制限があり、実験セットアップが複雑になることがあります。これらの課題を克服するには、標準化されたインターフェイス、データ統合用のソフトウェア ソリューション、機器メーカー間の共同作業を開発する必要があります。

主要な市場動向

ナノテクノロジーと材料科学の進歩が採用を促進

世界の原子間力顕微鏡 (AFM) 市場における顕著なトレンドの 1 つは、AFM 技術とナノテクノロジーおよび材料科学の分野との相乗効果が高まっていることです。研究者や科学者は、ナノスケールの材料や構造の正確な画像化と操作にますます AFM を利用するようになっています。新しいナノ材料やアプリケーションの継続的な開発により、AFM の機能は限界まで押し上げられ、学界と産業界の両方でイノベーションが促進されています。この傾向により、解像度、感度、機能性が向上した高度な AFM システムの需要が高まると予想されます。

生命科学と生物学研究におけるアプリケーションの拡大

もう 1 つの重要な傾向は、生命科学と生物学研究における AFM の採用拡大です。AFM はナノスケールで生物学的サンプルを画像化および操作できるため、細胞構造、生体分子の相互作用、生体力学を理解するための新しい道が開かれました。研究者は、タンパク質の折り畳み、細胞力学、さらには単一分子の相互作用を研究するために AFM を使用しています。ライフサイエンスが進歩するにつれ、AFM は生物学者にとって欠かせないツールになりつつあり、生物学的アプリケーションに合わせた AFM システムの需要が高まっています。

AFM と他のイメージング技術の統合

AFM は、走査型電子顕微鏡 (SEM) やラマン分光法などの他のイメージング技術や分光技術と統合されることが多くなり、サンプルの補足情報やより包括的な理解が得られるようになっています。相関顕微鏡法と呼ばれることが多いこの傾向により、研究者は AFM の高解像度イメージング機能と他の技術が提供する化学的および構造的洞察を組み合わせることができます。AFM とこれらの補完的な方法の統合により、AFM システムの汎用性と有用性が向上し、学際的な研究でより価値のあるものになります。

高速で高スループットの AFM の登場

高速で高スループットの AFM システムが市場で人気を集めており、より高速なデータ取得と分析のニーズに応えています。従来の AFM 技術は時間がかかり、特定のシナリオでは適用範囲が限られていました。しかし、高速 AFM では、ナノスケールでの動的プロセスのリアルタイム画像化が可能になります。これらの進歩は、材料科学などの分野では特に価値があります。材料科学では、研究開発において材料やプロセスの迅速な特性評価が不可欠です。

in situ および in operando 研究の需要の高まり

実際の動作条件下での材料やプロセスの観察を伴う in situ および in operando 研究は、さまざまな業界で重要性を増しています。AFM は、厳しい環境でのリアルタイム画像化と測定を可能にすることで、これらの研究で極めて重要な役割を果たしています。この傾向は、研究者が AFM を使用して充電および放電サイクル中のバッテリー材料と電極インターフェースを調査しているエネルギー貯蔵などの分野で特に重要です。業界が動的プロセスに対するより深い洞察を求めるにつれて、in situ および in operando 研究が可能な AFM システムの需要が高まると予想されます。

セグメント別インサイト

インサイトの提供

原子間力顕微鏡セグメント

原子間力顕微鏡は、幅広い業界および研究分野で使用されています。ナノマテリアルの特性評価、生物学的サンプルの研究、表面特性の調査、化学、生物物理学、ナノテクノロジーなどの分野での実験に使用されます。この汎用性により、AFM 機器に対する需要が一貫して高くなっています。

AFM テクノロジーの継続的な進歩により、パフォーマンスが向上し、解像度が向上し、機能が強化されました。最新の AFM システムは、高速イメージング、マルチモーダル機能、走査型電子顕微鏡 (SEM) やラマン分光法などの補完的な技術との統合などの機能を提供します。これらのイノベーションは、原子間力顕微鏡セグメントの優位性をさらに強化します。

AFM は、学術界、研究機関、産業界の標準ツールとなっています。その広範な採用は、ナノスケールの特性評価の必要性と、さまざまな分野でのイノベーションの追求によって推進されています。学術研究者と産業界の専門家の両方が、複雑な研究上の質問と品質管理要件に対処するために原子間力顕微鏡に依存しています。

AFM 業界の大手メーカーは、技術の最前線に留まるために研究開発に多額の投資を行っています。その結果、高度な機能と改善されたパフォーマンスを備えた最先端の AFM システムが導入され、原子間力顕微鏡セグメントの優位性がさらに強化されています。

グレードの洞察

研究グレードの AFM

研究グレードの AFM は、世界中の学術研究者や科学コミュニティに好まれています。物理学、材料科学、生命科学、化学など、さまざまな分野の大学、研究室、機関で使用されています。この幅広い採用により、研究グレード AFM システムに対する需要が一貫して高くなっています。

研究グレード AFM は、幅広い科学分野で応用されています。ナノマテリアルの特性評価、生物学的サンプルの調査、表面特性の研究、生物物理学、化学、材料科学などの分野での実験に使用されます。その汎用性により、研究者は幅広いナノスケールの現象を調査することができ、市場での優位性に貢献しています。

これらの AFM システムには、高解像度イメージング、複数のイメージング モード、力分光法、さまざまな環境 (周囲環境、制御された雰囲気、液体環境など) での動作機能など、高度な機能と能力が備わっています。これらの機能により、研究者は複雑な実験を実行し、ナノスケールの現象に関する貴重な洞察を得ることができます。

研究グレードの AFM は、世界中の研究者間のコラボレーションと知識の共有を促進します。走査型電子顕微鏡 (SEM) やラマン分光法などのさまざまな科学技術や機器との互換性により、学際的な研究が促進されます。研究者はデータを共有し、プロジェクトで協力することが多く、これらのシステムの需要がさらに高まっています。

地域別インサイト

アジア太平洋

アジア太平洋地域には、世界最大級の半導体および電子機器メーカーがいくつか存在します。 AFM は、これらの業界における品質管理、故障解析、研究開発において重要な役割を果たしています。この地域は電子機器製造で優位に立っているため、AFM 技術の強力な存在が不可欠です。

アジア太平洋地域は、ライフ サイエンスとバイオテクノロジーの分野が急速に成長しています。AFM は、生物学的サンプル、生体分子、細胞構造の研究に適用できるため、創薬、ゲノミクス、再生医療などの分野におけるこの地域の研究優先事項と一致しています。

多くの主要な AFM メーカーは、アジア太平洋地域に本社を置いているか、大規模な製造施設を持っています。生産センターに近いため、輸送コストと配送時間が削減され、AFM システムを世界市場でより利用しやすくなります。

中国、日本、韓国を含むアジア太平洋地域の政府は、ナノテクノロジーと関連分野の研究とイノベーションを促進する政策を実施しています。財政的インセンティブ、研究助成金、インフラ整備により、学界や産業界での AFM の導入が促進されています。

アジア太平洋諸国は、ナノ材料とナノデバイスの生産と輸出において主要な役割を果たしています。AFM は、これらの材料の特性評価、品質管理の確保、ナノテクノロジーベースの製品のさらなる革新に不可欠です。

最近の開発

• 2021 年 6 月、Park Systems (韓国) は、画期的な自律型原子間力顕微鏡である Park FX40 の発売を発表しました。Park FX40 原子間力顕微鏡は、すべての事前セットアップとスキャン プロセスを自律的に実行する初の AFM です。
• 2021 年 4 月、OxfordInstruments (英国) Asylum Research は、新しい Cypher VRS1250 ビデオ レート原子間力顕微鏡 (AFM) の発売を発表しました。第一世代のCypher VRSの2倍の速度を誇る新しいAFMは、最大1250ライン/秒のスキャン速度と最大45フレーム/秒のフレーム速度を実現します。この新しい高速化により、研究者はこれまでアクセスできなかった動的イベントのナノスケールの詳細をキャプチャできるようになります。

主要市場プレーヤー

• Bruker Corporation
• Park Systems Corporation
• Oxford Instruments plc
• Horiba, Ltd.
• Hitachi High-TechnologiesCorporation
• Nanosurf AG
• WITec GmbH
• NT-MDT Spectrum Instruments
• NanoMagnetics Instruments Ltd.
• Nanonics Imaging Ltd.