內嵌富勒烯，也稱為內富勒烯，是在其內部球體中具有額外的原子、離子或簇的富勒烯。xxx個名為La@C60的鑭C60復合物于1985年合成。名稱中的@（at符號）反映了被困在殼內的小分子的概念。存在兩種類型的內嵌絡合物：內嵌金屬富勒烯和非金屬摻雜富勒烯。

在傳統的化學式表示法中，具有原子(M)的巴克敏斯特富勒烯(C60)簡單地表示為MC60，無論M是在富勒烯內部還是外部。為了在信息損失最小的情況下進行更詳細的討論，1991年提出了一種更明確的符號，其中@符號左側列出的原子位于由右側列出的原子組成的網絡內部。如果M在碳網絡內部，則上面的示例將表示為M@C60。一個更復雜的例子是K2(K@C59B)，它表示一個60原子的富勒烯籠，其中一個硼原子取代了測地線網絡中的一個碳，一個鉀原子被困在里面，兩個鉀原子附著在外面。作者將符號的選擇解釋為簡潔、易于打印和以電子方式傳輸（at符號包含在ASCII中，大多數現代字符編碼方案都基于該符號），并且視覺方面暗示了內嵌體的結構富勒烯。

用正電金屬摻雜富勒烯在電弧反應器中或通過激光蒸發進行。金屬可以是過渡金屬如鈧、釔以及鑭系元素如鑭和鈰。也可能是與堿土金屬元素（如鋇和鍶）、堿金屬（如鉀）和四價金屬（如鈾、鋯和鉿）元素的內嵌絡合物。然而，電弧反應器中的合成是不具體的。除了未填充的富勒烯外，內嵌金屬富勒烯還具有不同的籠尺寸，如La@C60或La@C82以及不同的異構體籠。除了單金屬籠的主要存在外，許多二金屬內嵌配合物和三金屬碳化物富勒烯如Sc3C2@C80也被分離出來。1999年，一項發現引起了廣泛關注。隨著HarryDorn及其同事合成Sc3N@C80，將分子片段包含在富勒烯籠中首次成功。這種化合物可以通過電弧汽化在高達1100°C的溫度下，在300Torr的氮氣氣氛中，在KH發生器中用氧化鈧(III)氧化鐵氮化物和石墨粉填充石墨棒來制備。內嵌金屬富勒烯的特征在于電子將從金屬原子轉移到富勒烯籠，并且金屬原子在籠中處于偏離中心的位置。電荷轉移的大小并不總是很容易確定。在大多數情況下，它在2到3個電荷單位之間，在La2@C80的情況下，它甚至可以是大約6個電子，例如在Sc3N@C80中，更好地描述為[Sc3N]+6@[C80]-6.這些陰離子富勒烯籠是非常穩定的分子，不具有與普通空富勒烯相關的反應性。它們在空氣中的穩定性最高可達非常高的溫度（600至850°C）。Diels-Alder反應缺乏反應性被用于從不同籠尺寸的空富勒烯和部分填充富勒烯的復雜混合物中純化[C80]-6化合物的方法。在該方法中，Merrifield樹脂被改性為環戊二烯基樹脂，并在柱層析操作中用作固相，相對于含有復雜混合物的流動相。只有非常穩定的富勒烯，例如[Sc3N]+6@[C80]-6通過未反應的色譜柱。在Ce2@C80中，兩個金屬原子表現出非鍵合相互作用。由于C80-Ih中的所有六元環都相等，因此兩個封裝的Ce原子表現出三維隨機運動。13C-NMR光譜中僅存在兩個信號證明了這一點。當富勒烯在Ce2@C80與1,1,2,2-四烷基的反應中被電子給體甲硅烷基官能化時，可以迫使金屬原子在赤道處停止，如X射線晶體學所示(2,4,6-三甲基苯基)-1,2-二硅烷。Gd@C82(OH)22是一種內嵌金屬芴醇，可以競爭性地抑制癌基因YAP1中WW結構域的激活。它最初是作為MRI造影劑開發的。

內嵌絡合物He@C60和Ne@C60是通過將C60加壓到ca.3bar在惰性氣體環境中。在這些條件下，每650,000個C60籠中約有一個摻雜了氦原子。在3kbars的壓力和高達0.1%的惰性氣體的摻入下，也證明了與氦、氖、氬、氪和氙以及He@C60化合物的眾多加合物形成內嵌絡合物。雖然惰性氣體在化學上非常惰性并且通常以單個原子的形式存在，但氮和磷的情況并非如此，因此內嵌絡合物N@C60、N@C70和P@C60的形成更令人驚訝。氮原子處于其電子初始狀態(4S3/2)并且具有高反應性。然而，N@C60足夠穩定，使得從丙二酸乙酯的單加合物到六加合物的外面衍生化是可能的。在這些化合物中，中心的氮原子不會發生電荷轉移到籠的碳原子上。因此，用內嵌金屬富勒烯很容易觀察到的13C耦合只能在高分辨率光譜中作為中心線肩的N@C60的情況下觀察到。這些內嵌配合物中的中心原子位于籠的中心。雖然其他原子阱需要復雜的設備，例如激光冷卻或磁阱，但內嵌富勒烯代表了一種在室溫和任意長時間內穩定的原子阱。原子或離子阱引起了極大的興趣，因為粒子與環境沒有（顯著）相互作用，從而可以探索獨特的量子力學現象。例如，可以使用ENDOR光譜觀察到由于籠中填充而導致的原子波函數壓縮。氮原子可以用作探針，以檢測其環境中電子結構的最小變化。與金屬內嵌化合物相反，這些配合物不能在電弧中產生。使用氣體放電（氮和磷復合物）或通過直接離子注入將原子注入富勒烯起始材料中。或者，可以通過有機化學方法打開和關閉富勒烯來生產內嵌氫富勒烯。

最近一個內嵌富勒烯的例子包括封裝在C60中的單分子水。預計惰性氣體內富勒烯將表現出不尋常的極化率。已提出以下公式，描述Δα對n的依賴性：Δα=αNg(2e?0.06(n–20)?1)。它以足夠的準確度描述了Ng@C60內富勒烯的DFT計算的平均極化率。計算數據允許使用C60富勒烯作為法拉第籠，將封裝的原子與外部電場隔離。對于更復雜的內嵌結構（例如，C60@C240和巨大的含富勒烯的洋蔥），上述關系應該是典型的。

已經合成了包裹小分子的封閉富勒烯。代表性的是二氫內富勒烯H2@C60、水內富勒烯H2O@C60、氟化氫內富勒烯HF@C60和甲烷內富勒烯CH4@C60的合成。封裝的分子顯示出不同尋常的物理特性，這些特性已通過各種物理方法進行了研究。如理論上所示，分子內富勒烯（例如，H2@C60）的壓縮可能導致封裝分子的解離和它們的片段與富勒烯籠內部的反應。這樣的反應應該會產生內嵌富勒烯加合物，這是目前未知的。