尘埃等离子体由电子、离子、中性粒子和尘埃颗粒组成。由于从等离子体中收集电子和离子,这些尘埃颗粒可得成千上万个基本电荷,因而常常变得强耦合。尘埃颗粒通过粒子-粒子以及粒子-波等相互作用形式从等离子体中吸收的能量可高达上百eV。然而,通常情况下尘埃颗粒是随机运动的,这些能量还不能被有效收集利用。如何将尘埃颗粒的随机运动整流为定向运动成为解决这一问题的关键。实现随机环境中粒子的整流是人们一直关心的一个科学与技术问题。当受到外部扰动时,费曼棘轮可以在没有净宏观力的情况下由非对称势引起定向粒子流,其在物理、化学和生物学等领域引起了人们广泛的兴趣。费曼棘轮的实现需要系统具有对称性破缺,不同的系统可能具有不同的对称性破缺机制。研究对称性破缺引起的粒子定向输运,以及在特定条件下粒子流的反转,是当前相关领域研究的前沿课题。本文首次将费曼棘轮模型拓展到尘埃等离子体领域,提出了尘埃等离子体棘轮概念,实现了尘埃颗粒在等离子体环境中的定向运动(即可控性的整流),发现了粒子流反转现象,揭示了尘埃颗粒定向运动的物理机制:不对称棘轮势能和颗粒集体效应。进一步,我们利用COMSOL流体模拟得到了真空室中的等离子体参量,利用这些参量计算尘埃颗粒的带电量、平衡高度以及平衡高度处颗粒所具有的电势能等,通过分析颗粒的受力情况,定量的解释了实验中观察到的尘埃颗粒整流及粒子流反转现象,并给出了清晰的物理图像,这是本文第三章重点研究的内容。本文第四章是在第三章的基础上对使尘埃颗粒产生定向运动的关键之一不对称棘轮势能进行详细的研究。我们通过改变棘轮的齿数来改变棘轮的不对称性,发现存在一个最佳齿数使得颗粒整流效果最好,并利用数值模拟进行了验证。本文拓展了尘埃等离子体研究领域,研究结果为实现等离子体中分散能量的收集与利用奠定了基础,同时,对于深入研究费曼棘轮的物理机制具有重要意义。