生物分子马达是一种蛋白质大分子,可以利用化学能在细胞内转化为机械能做功,是各种生命活动的基础。作为连接物理、生物与化学等多个学科的重要纽带,分子马达近年来一直受到人们广泛关注。在物理学角度上,分子马达存在于细胞内的溶液中,其尺度仅有几纳米至十几纳米,因此可以被看作为布朗粒子。为了深入了解分子马达的输运性能,人们通常采用棘轮模型来研究粒子的定向输运。由于布朗粒子在细胞溶液中运动时会受到粘滞阻力的影响,为了进一步探究摩擦对棘轮输运的影响人们构建了摩擦棘轮模型。然而,大部分摩擦棘轮模型的研究考虑的都是空间均匀摩擦条件下布朗粒子的运动。实际上,生物体内的细胞环境非常复杂,细胞内的浓度、杂质等都在时刻发生变化。由于分子马达所受到的阻尼并不总是固定的,因此选择不均匀摩擦系数可以提供对摩擦棘轮定向输运问题更深入的了解。本文在随机能量理论基础上,应用朗之万方程进行数值模拟,研究了空间非均匀摩擦环境中耦合布朗粒子的定向输运与能量转化效率,并详细讨论了在不同外力振幅、不同空间相位差、不同空间外势不对称度下,摩擦系数振幅对布朗棘轮定向输运的平均速度以及能量转化效率的影响。研究发现,耦合粒子的定向输运随摩擦系数振幅的变化曲线呈现多个峰值结构,即选取适当的摩擦系数振幅能使耦合粒子的质心平均速度达到极值。该结论表明,耦合粒子的定向运动并不总是受到空间摩擦阻尼的抑制,也就是说在某些条件下的摩擦阻尼还能够提高耦合布朗粒子的定向输运速度。同时,摩擦棘轮在空间非均匀环境中做功时的能量转换效率与布朗粒子的几率流曲线的变化相似,即在合适的摩擦阻尼下还能够增强摩擦棘轮的输运性能。同时,研究还发现势垒不对称度,外力振幅,空间相位差这些因素能够诱导粒子流的反转。本文所得结论不仅能够优化空间非均匀摩擦环境中耦合粒子的定向输运以及输运性能,而且可以为微观分子纳米机器的发展提供实验指导和理论支撑。